ES2956051T3

ES2956051T3 - Detonador inalámbrico, sistema de detonación inalámbrico y método de detonación inalámbrico

Info

Publication number: ES2956051T3
Application number: ES17785999T
Authority: ES
Inventors: Yoji Tasaki; Satoshi HIKONE; Shinya Tanaka; Kohichi Shimazaki; Kazuhito Watanabe; Michihiro Takayasu
Original assignee: NOF Corp
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2017-04-19
Publication date: 2023-12-12
Anticipated expiration: 2037-04-19
Also published as: CN109313003B; JP6235194B1; AU2017254223B2; EP3447438A1; AU2017254223A1; JPWO2017183662A1; EP3447438B1; CN109313003A; ZA201806966B; EP3447438A4; US20190137249A1; US10584949B2; KR20180125533A; WO2017183662A1; KR102005691B1

Abstract

Un detonador inalámbrico (10) que tiene una antena receptora (11) del lado de la detonación, una antena transmisora (18) del lado de la detonación, una unidad de detonación (14) y un circuito electrónico del lado de la detonación. La antena receptora del lado de detonación (11) recibe: energía para accionar el circuito electrónico del lado de detonación; una señal de control; y una señal de detonación. El circuito electrónico del lado de detonación recibe la energía, la señal de control y la señal de detonación a través de la antena receptora del lado de detonación (11), transmite una señal de respuesta a través de la antena transmisora del lado de detonación (18) y enciende la unidad de detonación (14) basándose en la señal de detonación. La frecuencia de respuesta de la señal de respuesta se ajusta entre 100 MHz y 1 GHz. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Detonador inalámbrico, sistema de detonación inalámbrico y método de detonación inalámbrico

Campo técnico

La presente invención se refiere a un detonador inalámbrico acoplado a explosivos usados en la excavación de túneles, un sistema de detonación inalámbrico que utiliza el detonador inalámbrico y un método de detonación inalámbrico que usa el detonador inalámbrico.

Antecedentes de la técnica

De acuerdo con una operación de voladura convencional para un sitio de excavación de túnel, etc., se perfora una pluralidad de orificios de voladura en un frente de voladura que es una superficie de excavación. Un orificio de voladura tiene, por ejemplo, un diámetro de aproximadamente varios centímetros y una profundidad, en una dirección de excavación, de aproximadamente varios metros. Un detonador inalámbrico, así como un explosivo que se puede iniciar de forma inalámbrica, se insertan ambos en cada uno de los orificios de voladura. Se proporciona un controlador de voladura y una antena del lado del controlador de voladura en una ubicación remota del frente de la voladura. El controlador de voladura y la antena del lado del controlador de voladura se usan para transmitir de forma inalámbrica señales de control y una señal de iniciación. Los explosivos se inician para volar basándose en la señal transmitida desde un transmisor inalámbrico. Se describen diversos métodos de voladura como un método de voladura de este tipo.

Se puede generar un campo magnético o un campo eléctrico alrededor de la antena del lado del controlador de voladura. Cada detonador inalámbrico incluye una antena para recibir energía para accionar un circuito electrónico del lado de la detonación que utiliza el campo magnético o el campo eléctrico de manera inalámbrica. Cada detonador inalámbrico recibe una señal de control inalámbrico (que incluye una señal de solicitud de ID y una señal de inicio de preparación para un circuito electrónico) y una señal de inicio para iniciarse. Por lo tanto, la antena del detonador inalámbrico necesita poder realizar varias funciones. La primera función es recibir energía para accionar un circuito eléctrico del lado de la detonación. La segunda función es recibir de manera eficiente las señales de control inalámbrico y la señal de iniciación. La tercera función es transmitir de manera eficiente una señal de respuesta en respuesta a las señales de control recibidas hacia el controlador de voladura.

Por ejemplo, la publicación de patente japonesa abierta a inspección pública n.° 2014-134298 (publicación 298) describe un detonador inalámbrico que tiene una antena del lado de la detonación (que corresponde a una antena para un detonador inalámbrico) fabricada de una bobina enrollada en forma cilíndrica. La antena del lado de la detonación está dispuesta dentro del orificio de la voladura de manera que una dirección axial de la forma cilíndrica coincida con el eje del orificio de la voladura.

La publicación de patente japonesa abierta a inspección pública n.° H08-219700 (publicación 700) describe un dispositivo detonador de recepción (correspondiente al detonador inalámbrico) que tiene una bobina de recepción (correspondiente a la antena para el detonador inalámbrico). La bobina de recepción incluye un alambre conductor enrollado alrededor de un eje correspondiente a la dirección longitudinal del detonador de recepción.

La publicación de patente japonesa abierta a inspección pública n.° 2001-330400 (publicación 400) describe un detonador inalámbrico que tiene una bobina de recepción (correspondiente a la antena del detonador inalámbrico). La bobina de recepción sirve para recibir una energía de campo magnético alterno que se transmite de forma inalámbrica desde una antena del lado del controlador de voladura.

La publicación de patente japonesa abierta a inspección pública n.° 2001- 153598 (publicación 598) describe una unidad de detonación inalámbrica (correspondiente al detonador inalámbrico) que tiene una bobina de recepción (correspondiente a la antena para el detonador inalámbrico). La bobina de recepción sirve para recibir energía de campo magnético alterno que se transmite de forma inalámbrica desde una antena del lado del controlador de voladura.

La publicación de patente japonesa abierta a inspección pública n.° 2013-019605 (publicación 605) describe un sistema de detonación inalámbrico que tiene una antena del lado del controlador de voladura y una antena del lado de la detonación (correspondiente a la antena del detonador inalámbrico). La antena del lado del controlador de voladura sirve tanto como antena de transmisión como antena de recepción del controlador de voladura. La antena del lado de la detonación sirve tanto como antena de transmisión como antena de recepción del detonador inalámbrico.

Divulgación de la invención

Problema a resolver mediante la invención

Por ejemplo, como se muestra en la Figura 5, una antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 se enrolla una pluralidad de veces a lo largo de una pared interior de un túnel. La antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 está estirada sobre la pared interior del túnel en una posición alejada del frente de la voladura 41 a una distancia L1. La dirección de un campo magnético generado alrededor de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 es sustancialmente ortogonal (en este caso, la dirección del eje Z) al frente de voladura 41 en la vecindad de un centro de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 enrollado según se indica por una línea de cadena de puntos en la Figura 3. Sin embargo, la dirección del campo magnético en la vecindad de un borde separado del centro de la antena del lado del controlador de voladura 60 enrollado está significativamente curvada con respecto a la dirección ortogonal al frente de voladura 41. Específicamente, en un ejemplo de la Figura 5, en una posición de carga explosiva P2b en la vecindad del centro de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 enrollado, la dirección del campo magnético comprende únicamente un componente en la dirección del eje Z. Por lo tanto, en esta posición, la antena fabricada de un alambre conductor enrollado alrededor de la dirección del eje Z como un eje puede recibir de manera eficiente la energía, las señales de control y las señales de iniciación.

Sin embargo, de acuerdo con el ejemplo de la Figura 5, por ejemplo, en una posición de carga explosiva P3c, que es una posición en la vecindad del borde de la antena del lado del controlador de voladura 60 enrollado, la dirección del campo magnético incluye un componente en la dirección del eje X, un componente en la dirección del eje Y y un componente en la dirección del eje Z. Además, la magnitud del componente en la dirección del eje Z puede ser menor que la magnitud del componente en la dirección del eje X o en la dirección del eje Y. Por lo tanto, por ejemplo, en la posición de carga explosiva P3c, la antena fabricada del alambre conductor enrollado alrededor de la dirección del eje Z como un eje no puede recibir la energía de manera eficiente. En consecuencia, no recibe de manera eficiente las señales de control inalámbrico y las señales de iniciación.

De acuerdo con las invenciones descritas en la publicación 298 y la publicación 700, el alambre conductor de la antena para el detonador inalámbrico está enrollado de manera cilíndrica y está dispuesto dentro del orificio de voladura de tal manera que una dirección del eje de la forma cilíndrica se extiende a lo largo de una dirección del eje del orificio de voladura (es decir, la dirección del eje Z en la Figura 5). Por lo tanto, la antena para el detonador inalámbrico en la vecindad del centro de la antena del lado del controlador de voladura enrollado puede recibir de manera eficiente la energía, así como las señales de control inalámbrico y las señales de iniciación. Sin embargo, la región de la antena para el detonador inalámbrico en el borde de la antena del lado del controlador de voladura enrollado puede no recibir de manera eficiente la energía, así como las señales de control inalámbrico y las señales de iniciación.

En las invenciones descritas en la publicación 400 y en la publicación 598 no se encuentran descripciones con respecto a la dirección de enrollado del alambre conductor para la bobina de recepción correspondiente a la antena para el detonador inalámbrico. Puede considerarse que la antena está fabricada de un alambre conductor enrollado en forma cilíndrica similar a la publicación 298 y la publicación 700.

De acuerdo con la invención descrita en la publicación 605, la antena del lado del controlador de voladura para el controlador de voladura cumple el doble propósito de transmitir y recibir señales. La antena del lado de la detonación para el detonador inalámbrico tiene el doble propósito de tanto transmitir como recibir señales. Las frecuencias de las señales de control y las señales de iniciación transmitidas desde el controlador de voladura y recibidas por el detonador inalámbrico (frecuencia de operación) son diferentes de la frecuencia de las señales de respuesta (frecuencia de respuesta) transmitidas desde el detonador inalámbrico y recibidas por el controlador de voladura. La frecuencia de operación se establece preferentemente entre 100 kHz y 500 kHz para alimentar energía eléctrica de manera inalámbrica al detonador inalámbrico (entrega de la energía para la ignición y la energía para accionar un circuito electrónico del lado de la detonación) y para evitar la generación de ondas estacionarias. Sin embargo, para ser usada también como la antena que puede transmitir y recibir señales de manera eficiente, el intervalo de banda de la misma está limitado con respecto a la banda para la frecuencia de operación. Por lo tanto, no es posible seleccionar libremente la frecuencia de respuesta de acuerdo con las condiciones del sitio donde se usa el sistema de detonación inalámbrico. Por ejemplo, las frecuencias de respuesta que se pueden transmitir y recibir de manera eficiente pueden ser diferentes dependiendo de la condición en el sitio.

Por lo tanto, convencionalmente ha existido la necesidad de un tipo de detonador inalámbrico, un sistema de detonación inalámbrico y un método para la detonación inalámbrica usando el detonador inalámbrico, en donde el detonador inalámbrico puede recibir energía, señales de control y señales de iniciación de manera eficiente para accionar un circuito electrónico del lado de la detonación sin verse afectado por una relación posicional entre una antena del lado del controlador de voladura y una antena del detonador inalámbrico, además de tener un alto grado de flexibilidad en la selección de una frecuencia de respuesta de una señal de respuesta, y que puede transmitir señales de respuesta de manera eficiente, y que también permite la reducción de tamaño.

Medios para resolver el problema

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un detonador inalámbrico de acuerdo con la reivindicación 1. El detonador inalámbrico incluye un circuito electrónico del lado de la detonación, una antena de recepción del lado de la detonación, una antena de transmisión del lado de la detonación y un iniciador. La antena de recepción del lado de la detonación recibe energía para el accionamiento, así como una señal de control y una señal de iniciación, de forma inalámbrica. La antena de transmisión del lado de la detonación transmite una señal de respuesta en respuesta a la señal de control de forma inalámbrica. El circuito electrónico del lado de la detonación recibe la energía para accionar, la señal de control y la señal de iniciación a través de la antena de recepción del lado de la detonación, y transmite la señal de respuesta a través de la antena de transmisión del lado de la detonación, y enciende el iniciador basándose en la señal de iniciación. Una frecuencia de respuesta, que es una frecuencia de la señal de respuesta transmitida desde la antena de transmisión del lado de la detonación, se establece para que sea mayor o igual que 100 MHz y menor o igual que 1 GHz. El detonador inalámbrico está alojado en una carcasa tubular e incluye una antena de transmisión auxiliar que está fabricada de un material conductor con una longitud predeterminada, que complementa la transmisión desde la antena de transmisión del lado de la detonación. La antena de transmisión auxiliar incluye una porción delantera y una porción de guía. La porción de guía se forma como un extremo de la antena de transmisión auxiliar y se acopla al menos a un lado exterior o a un lado interior de una parte de la carcasa tubular. La porción delantera se forma como el otro extremo de la antena de transmisión auxiliar y se extiende alejándose de la carcasa tubular. La antena de transmisión auxiliar está desconectada de la antena de transmisión del lado de la detonación.

Por ejemplo, cuando el detonador inalámbrico se carga en el orificio de voladura, una señal transmitida desde la antena del lado de la detonación puede recibirse en la porción de guía sin contacto y transmitirse desde la porción delantera incluso cuando se interrumpe por una roca la señal transmitida desde la antena de transmisión del lado de la detonación dispuesta en una parte más profunda del orificio de voladura. Esta configuración ayuda a complementar la transmisión desde la antena de transmisión del lado de la detonación. Además, dado que la antena de transmisión auxiliar no está conectada a la antena de transmisión del lado de la detonación, incluso cuando la antena de transmisión auxiliar almacena electricidad estática, corriente de fuga (de los cables de alta tensión circundantes) o corriente parásita (que fluye en el suelo por algunas razones) presentes en el orificio de voladura, se puede evitar que se transmitan al circuito electrónico del lado de la detonación a través de la antena de transmisión del lado de la detonación. Además, si se usa una antena tanto para la antena de recepción del lado de la detonación como para la antena de transmisión del lado de la detonación, el tamaño de la antena puede aumentar dependiendo de la banda usada para una frecuencia de operación, así como de la banda usada para la frecuencia de respuesta. En vista de lo anterior, en el presente aspecto, la antena de recepción del lado de la detonación especializada a la recepción está separada de la antena de transmisión del lado de la detonación especializada a la transmisión. Esta configuración puede evitar la necesidad de aumentar el tamaño de la antena. Dado que se proporciona la antena de transmisión del lado de la detonación especializada a la transmisión, la flexibilidad para la selección de la frecuencia de respuesta es alta sin afectar la antena de recepción del lado de la detonación. La frecuencia de la señal de respuesta se puede establecer para que sea mayor o igual que 100 MHz y menor o igual que 1 GHz. Esto permite reducir el tamaño de la antena de transmisión del lado de la detonación y transmitir la señal de respuesta de manera eficiente.

En una realización, la antena de transmisión del lado de la detonación está dispuesta en una ubicación que se extiende hacia el exterior de la antena de recepción del lado de la detonación del detonador inalámbrico, y está colocada para no entrar en contacto con la antena de recepción del lado de la detonación. Por lo tanto, la antena de transmisión del lado de la detonación de tamaño reducido se usa fácilmente porque se puede formar integralmente con el detonador inalámbrico. Además, en contraste con el caso donde el detonador inalámbrico está configurado como un componente separado de la antena de transmisión del lado de la detonación, en donde el detonador inalámbrico y la antena de transmisión del lado de la detonación están conectados entre sí a través de un alambre conductor como una conexión entre las antenas separadas, tener el detonador inalámbrico formado integralmente con la antena de transmisión del lado del detonador puede evitar la desconexión del alambre conductor que conecta las antenas separadas, por ejemplo, cuando se carga el detonador inalámbrico en el orificio de voladura.

En otra realización, se determina una dirección predeterminada como el eje Z, se determina un eje ortogonal al eje Z como el eje X y se determina un eje ortogonal tanto al eje Z como al eje X como el eje Y. La antena de recepción del lado de la detonación incluye una antena de recepción para la dirección axial Z configurada con un alambre conductor enrollado alrededor del eje Z, así como un primer cuerpo magnético, una antena de recepción para la dirección axial X con un alambre conductor enrollado alrededor del eje X, así como un segundo cuerpo magnético, y una antena de recepción para la dirección del eje Y con un alambre conductor enrollado alrededor del eje Y, así como un tercer cuerpo magnético.

Por lo tanto, la antena de recepción para el eje Z puede recibir de manera eficiente la energía con respecto al componente de campo magnético en la dirección del eje Z en la Figura 5, y puede recibir de manera eficiente la señal de control inalámbrico y la señal de encendido. La antena de recepción para el eje X puede recibir de manera eficiente la energía con respecto al componente de campo magnético en la dirección del eje X y puede recibir de manera eficiente la señal de control inalámbrico y la señal de encendido. La antena de recepción para la dirección axial del eje Y puede recibir de manera eficiente la energía con respecto al componente de campo magnético en la dirección del eje Y y puede recibir de manera eficiente la señal de control inalámbrico y la señal de encendido. La antena de recepción del lado de la detonación incluye tres antenas. En comparación con el caso donde la antena de recepción del lado de la detonación únicamente incluye una antena, esta configuración puede recibir de manera eficiente la energía, así como la señal de control inalámbrico y la señal de ignición sin importar dónde se perfore el orificio de voladura en un frente de voladura.

De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un sistema de detonación inalámbrico de acuerdo con la reivindicación 4. El sistema incluye un detonador inalámbrico de acuerdo con el primer aspecto, un explosivo, una antena de transmisión del lado del controlador de la voladura y un controlador de voladura. El detonador inalámbrico se acopla al explosivo y el explosivo se carga en el orificio de voladura perforado en una ubicación que se va a volar. La antena de transmisión del lado del controlador de la voladura se estira sobre un frente de voladura o alrededor de una periferia exterior del frente de voladura. La antena de recepción del lado del controlador de la voladura es una antena diferente de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura, y está dispuesta a una distancia de 0 m a 100 m del orificio de voladura. El controlador de voladura está dispuesto en una ubicación remota lejos del orificio de voladura, y sirve para transmitir la energía para accionar, la señal de control y la señal de iniciación al detonador inalámbrico de manera inalámbrica, y recibir la señal de respuesta del detonador inalámbrico de manera inalámbrica. Por lo tanto, el detonador inalámbrico antes mencionado se puede usar en el sistema de detonación inalámbrico.

En una realización, el explosivo se carga en el orificio de voladura perforado en una ubicación para ser volada, donde se carga en el orificio de voladura de modo que el otro extremo de la antena de transmisión auxiliar quede suspendido de una abertura del orificio de voladura.

Por lo tanto, la señal de respuesta del detonador inalámbrico se puede transmitir de manera más eficiente al disponer la antena de transmisión auxiliar de manera que una longitud de la antena mayor que 1/4 de la señal de transmisión quede suspendida de la abertura del orificio de voladura.

De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un método de detonación inalámbrico de acuerdo con la reivindicación 6. El método utiliza un detonador inalámbrico del primer aspecto e incluye (a) una etapa de perforación de un orificio de voladura, (b) una etapa de carga de explosivos, (c) una etapa de instalación de una antena de transmisión del lado del controlador de la voladura, (d) una etapa de instalar una antena de recepción del lado del controlador de la voladura, (e) una etapa de transmisión de una señal de inicio de preparación de circuito electrónico, (f) una etapa de transmisión de una señal de respuesta indicativa de una finalización de preparación de circuito electrónico, (g) una etapa de transmisión de una señal de iniciación y (h) una etapa de voladura.

En la etapa (a), la etapa de perforar el orificio de voladura, el orificio de voladura se perfora en una ubicación para ser volado. En la etapa (b), donde se cargan los explosivos, un explosivo de carga primaria con el detonador inalámbrico y un explosivo de carga secundaria sin el detonador inalámbrico, se cargan ambos en el orificio de voladura. En la etapa (c), que implica instalar la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura, la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura se extiende en forma de bucle en una posición alejada de una ubicación que se va a volar a una primera distancia predeterminada. En la etapa (d), que implica instalar la antena de recepción del lado del controlador de la voladura, la antena de recepción del lado del controlador de la voladura se instala en una posición alejada de la ubicación que se va a volar a una segunda distancia predeterminada. En la etapa (e), que implica la transmisión de la señal de inicio de preparación de circuito electrónico, el controlador de voladura transmite la señal de inicio de preparación de circuito electrónico con una frecuencia de operación mayor o igual que 100 kHz, y menor o igual que 500 kHz, a través de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura, desde el controlador de voladura hasta el detonador inalámbrico, en donde la señal de inicio de preparación de circuito electrónico incluye una señal de control, que permite que el detonador inalámbrico inicie la preparación de circuito electrónico e inicie el accionamiento de la energía. En la etapa (f), que implica la transmisión de la señal de respuesta indicativa de la finalización de la preparación del circuito electrónico, el detonador inalámbrico recibe la señal de inicio de preparación de circuito electrónico a través de la antena de recepción del lado de la detonación, el detonador inalámbrico inicia la preparación del circuito electrónico, que incluye la energía de carga para el accionamiento y el accionamiento del circuito electrónico del lado de la detonación, y cuando se ha completado la preparación del circuito electrónico, la señal de preparación completa del circuito electrónico, que es una señal de respuesta indicativa de la finalización de la preparación del circuito electrónico, se transmite desde el detonador inalámbrico al controlador de voladura a través de la antena de transmisión del lado de la detonación a una cierta frecuencia de respuesta. En la etapa (g), que implica la transmisión de la señal de iniciación, después de que el controlador de voladura haya recibido la señal de preparación completa del circuito electrónico a través de la antena de recepción del lado del controlador de la voladura, el controlador de voladura transmite la señal de iniciación a una cierta frecuencia de operación a través de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura desde el controlador de voladura al detonador inalámbrico. En la etapa de voladura (h), el detonador inalámbrico recibe la señal de iniciación a través de la antena de recepción del lado de la detonación y, posteriormente, el detonador inalámbrico enciende e inicia el iniciador desde el circuito electrónico del lado de la detonación usando la energía cargada para el accionamiento. Por lo tanto, en el método de detonación inalámbrico, se puede usar el detonador inalámbrico antes mencionado.

En una realización, en la etapa (b), se cargan los explosivos en el orificio de voladura de tal manera que el otro extremo de la antena de transmisión auxiliar queda suspendido de una abertura del orificio de voladura.

Por lo tanto, la señal de respuesta del detonador inalámbrico se puede transmitir de manera más eficiente disponiendo la antena de transmisión auxiliar, por ejemplo, de modo que se suspenda una longitud de la antena mayor que, por ejemplo, 1/4 de la señal de transmisión.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista en perspectiva que ilustra una estructura completa de un sistema de detonación inalámbrico para voladuras en una ubicación que se va a volar, tal como un frente de voladuras en un sitio de excavación de túnel.

La Figura 2 es una vista ampliada de la Porción II de la Figura 1, que ilustra un ejemplo en el que una unidad explosiva que utiliza un detonador inalámbrico se carga en un orificio de voladura perforado en la ubicación que se va a volar en el frente de voladura, etc.

La Figura 3 es una vista que ilustra un ejemplo de las direcciones del campo magnético generado alrededor de una antena de transmisión del lado del controlador de la voladura.

La Figura 4 es una vista que ilustra una relación entre cada ubicación de cada orificio de voladura y una posición de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura mostrada en la Figura 5.

La Figura 5 es una vista que ilustra un ejemplo de cada ubicación de cada orificio de voladura y las magnitudes del campo eléctrico en la dirección del eje Z, la dirección del eje X y la dirección del eje Y.

La Figura 6 es una vista en perspectiva que ilustra un ejemplo de una apariencia del detonador inalámbrico en el que se proporciona una antena de transmisión del lado de la detonación en una posición que sobresale hacia afuera desde una antena de recepción del lado de la detonación.

La Figura 7 es una vista en perspectiva que ilustra un ejemplo de una apariencia del detonador inalámbrico en el que se proporciona la antena de transmisión del lado de la detonación en una posición exterior de la antena de recepción del lado de la detonación.

La Figura 8 es una vista en perspectiva en despiece del detonador inalámbrico mostrado en la Figura 6.

La Figura 9 es una vista de la antena de recepción del lado de la detonación mostrada en la Figura 8 según se ve desde la dirección del eje Z.

La Figura 10 es una vista en sección transversal del detonador inalámbrico mostrado en la Figura 6.

La Figura 11 es una vista en sección transversal de un ejemplo de un detonador inalámbrico que tiene una estructura de alojamiento diferente para el controlador y el iniciador, en comparación con las del detonador inalámbrico mostrado en la Figura 10.

La Figura 12 es una vista en sección transversal de un ejemplo de un detonador inalámbrico que tiene estructura de alojamiento diferente para el controlador y el iniciador de las del detonador inalámbrico mostrado en la Figura 10.

La Figura 13 es una vista en perspectiva en despiece de una antena de recepción del lado de la detonación que comprende un cuerpo tubular de base, un cuerpo magnético tubular, una bobina tubular para el eje Z, una bobina en forma de lámina para el eje X y una bobina en forma de lámina para el eje Y.

La Figura 14 es una vista de un estado en el que el cuerpo magnético tubular está enrollado alrededor de una superficie periférica exterior del cuerpo tubular de base en la Figura 13 según se ve desde una dirección del eje del cuerpo tubular de base.

La Figura 15 es una vista que ilustra un ejemplo de una apariencia de una antena de recepción del lado de la detonación con la bobina tubular para el eje Z dispuesta en el centro.

La Figura 16 es una vista que ilustra una apariencia de una antena de recepción del lado de la detonación con la bobina tubular para el eje Z dispuesta en el extremo (extremo izquierdo en la Figura 16).

La Figura 17 es una vista en perspectiva en despiece de una antena de recepción del lado de la detonación que comprende el cuerpo tubular de base, el cuerpo magnético tubular, la bobina tubular para el eje Z y la bobina en forma de lámina para el eje X.

La Figura 18 es una vista en perspectiva en despiece de una antena de recepción del lado de la detonación que comprende el cuerpo tubular de base, el cuerpo magnético tubular y la bobina tubular para el eje Z.

La Figura 19 es una vista en perspectiva en despiece de una antena de recepción del lado de la detonación que comprende el cuerpo tubular de base, el cuerpo magnético tubular y la bobina en forma de lámina para el eje Y. La Figura 20 es una vista en perspectiva de una apariencia de una antena de transmisión del lado de la detonación. La Figura 21 es una vista en perspectiva de la bobina tubular para el eje Z con un alambre conductor enrollado alrededor del eje Z.

La Figura 22 es una vista en perspectiva de una bobina en forma de lámina para el eje X con un alambre conductor enrollado alrededor del eje X en donde el alambre conductor está enrollado alrededor de un eje que es ortogonal a un eje del cuerpo magnético tubular.

La Figura 23 es una vista en perspectiva de una bobina en forma de lámina para el eje Y con un alambre conductor enrollado alrededor del eje Y en donde el alambre conductor está enrollado alrededor de un eje que es ortogonal a un eje del cuerpo magnético tubular.

La Figura 24 es una vista en perspectiva de una bobina en forma de lámina con un alambre conductor enrollado alrededor de cada uno de los dos ejes virtuales.

La Figura 25 es una vista en perspectiva de la bobina en forma de lámina con un alambre conductor enrollado alrededor de cada uno de los dos ejes virtuales.

La Figura 26 es una vista en perspectiva de la bobina en forma de lámina con un alambre conductor enrollado alrededor de cada uno de los dos ejes virtuales.

La Figura 27 es un diagrama de bloques de circuito del detonador inalámbrico.

La Figura 28 es una vista en perspectiva de una apariencia de una unidad de control con un controlador y una antena de transmisión del lado de la detonación integrados entre sí.

La Figura 29 es una vista en perspectiva del detonador inalámbrico de la Figura 12 con la antena de transmisión auxiliar conectada al detonador inalámbrico.

La Figura 30 es una vista en sección transversal correspondiente a la Figura 2 en la que una unidad explosiva que utiliza el detonador inalámbrico mostrado en la Figura 29 se carga en el orificio de voladura.

La Figura 31 es una vista correspondiente a la Figura 29 que ilustra otro ejemplo en un estado de acoplamiento de antena de transmisión auxiliar al detonador inalámbrico.

La Figura 32 es una vista correspondiente a la Figura 29 que ilustra otro ejemplo en un estado de acoplamiento de antena de transmisión auxiliar al detonador inalámbrico.

La Figura 33 es una vista correspondiente a la Figura 29 que ilustra otro ejemplo de un estado de acoplamiento de antena de transmisión auxiliar al detonador inalámbrico.

La Figura 34 es una vista en perspectiva de la estructura completa de otro sistema de detonación inalámbrico.

Realizaciones para llevar a cabo la invención

A continuación, se describirán realizaciones ilustrativas para llevar a cabo la presente invención con referencia a los dibujos en los que se describirá un sitio de excavación de túnel como ejemplo. Los ejes (eje X, eje Y y eje Z) presentes en los dibujos son todos ortogonales entre sí, donde la dirección del eje Y indica una dirección vertical hacia arriba. La dirección del eje Z corresponde a la dirección axial longitudinal de un orificio de voladura 40 orientado en la dirección opuesta a una dirección de excavación (dirección horizontal) del túnel.

Como se muestra en la Figura 1, un sistema de detonación inalámbrico 1 incluye una unidad explosiva 20 (véase Figura 2), un controlador de voladura 50, un dispositivo de retransmisión 51, una antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 y una antena de recepción del lado del controlador de la voladura 65. La unidad explosiva 20 incluye un explosivo acoplado a un detonador inalámbrico en donde el explosivo se carga en cada orificio de voladura 40 perforado en un frente de voladura 41 (ubicación que se va a volar).

El controlador de voladura 50 está dispuesto en una ubicación remota lejos de los orificios de voladura 40. El controlador de voladura 50 sirve para alimentar corriente eléctrica a la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 a través de un cable de disparo 62, un dispositivo de retransmisión 51 y un cable de conexión 61. En consecuencia, se genera un campo magnético alrededor de la antena de transmisión 60 de modo que puedan transmitirse señales de control (por ejemplo, correspondientes a una señal de solicitud de ID, una señal de inicio de preparación de circuito electrónico) y/o señales de iniciación. Por lo tanto, el controlador de voladura 50 entrega energía para accionar un circuito electrónico del lado del detonador, las señales de control, así como las señales de iniciación a través de la antena de transmisión 60 de manera inalámbrica, a un controlador y un iniciador que constituyen el detonador inalámbrico 10, a través de una antena de recepción del lado de la detonación 11. La frecuencia de la corriente eléctrica que fluye en la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 para generar el campo magnético, y las frecuencias de operación de las señales de control y las señales de iniciación pueden establecerse para que sean, por ejemplo, mayores o iguales que 100 kHz y menores o iguales que 500 kHz. No se prefiere establecer las frecuencias de operación para que sean mayores que 500 kHz, ya que es probable que se produzcan ondas estacionarias en un túnel.

El controlador de voladura 50 recibe señales de respuesta inalámbricas desde la antena de transmisión del lado de la detonación 18 (véase la Figura 2) del detonador inalámbrico 10 a través de la antena de recepción del lado del controlador de la voladura 65, un cable de conexión 66, el dispositivo de retransmisión 51 y el cable de disparo 62. Una frecuencia de respuesta, que es una frecuencia de señales de respuesta (correspondiente a la señal indicativa de finalización de la preparación de circuito electrónico) del detonador inalámbrico 10, se establece para que sea, por ejemplo, mayor o igual que 100 MHz y menor o igual que 1 GHz. Cuando la frecuencia de respuesta se establece para que sea mayor que 1 GHz, difícilmente se transmite a través de las rocas y, por lo tanto, no se prefiere tal frecuencia. Dado que la frecuencia de respuesta es mayor o igual que 500 kHz, se pueden generar ondas estacionarias, pero la salida de las señales de respuesta es significativamente pequeña en comparación con la salida de energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control y las señales de iniciación. Por lo tanto, es poco probable que el túnel se derrumbe debido a la presencia de tales ondas estacionarias. Incluso aunque la salida de las señales de respuesta sea pequeña, la antena de recepción del lado del controlador de la voladura puede instalarse en una ubicación donde se reciben fácilmente las señales de respuesta.

El dispositivo de retransmisión 51 incluye un circuito de sintonización. El dispositivo de retransmisión 51 se proporciona no únicamente entre el controlador de voladura 50 y la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60, sino también entre el controlador de voladura 50 y la antena de recepción del lado del controlador de la voladura 65. El dispositivo de retransmisión 51 está conectado eléctricamente al controlador de voladura 50 a través del cable de disparo 62. El dispositivo de retransmisión 51 está conectado a la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 a través del cable de conexión 61. El dispositivo de retransmisión 51 está conectado a la antena de recepción del lado del controlador de la voladura 65 a través del cable de conexión 66. El dispositivo de retransmisión 51 entrega energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control y las señales de iniciación desde el controlador de voladura 50 al detonador inalámbrico 10. En este caso, las señales de control y las señales de iniciación, incluyendo la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, se emiten desde el controlador de voladura 50 a la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 a través del cable de conexión 61. El dispositivo de retransmisión 51 recibe las señales de respuesta transmitidas desde el detonador inalámbrico 10 al controlador de voladura 50 a través de la antena de recepción del lado del controlador de la voladura 65 y el cable de conexión 66, y transmite las señales de respuesta al controlador de voladura 50.

La antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 está instalada en una ubicación que está cerca del frente de voladura 41 (orificio de voladura) y que se encuentra lejos del frente de voladura 41 a la distancia L1, donde L1 está en el intervalo de 0 a 1 m etc. (correspondiente a la primera distancia predeterminada). Por ejemplo, la Figura 34 muestra un ejemplo donde se determina que la distancia L1 en la Figura 1 es 0 m. En este caso, la antena de transmisión 60 está en contacto directo con el frente de voladura. La antena de transmisión 60 puede estirarse sobre el frente de voladura o alrededor de una periferia exterior del frente de voladura o puede extenderse, por ejemplo, a lo largo del suelo del túnel 42, la pared lateral del túnel 43 y el techo del túnel 44 en forma de bucle. La antena de transmisión 60 se puede enrollar una pluralidad de veces, por ejemplo, 3 veces como se muestra en la Figura 1, o puede enrollarse una única vez como se muestra en la Figura 34. La distancia L3, desde el dispositivo de retransmisión 51 hasta el frente de voladura 41 puede ser, por ejemplo, de aproximadamente 50 m. La distancia L4 desde el dispositivo de retransmisión 51 hasta el controlador de voladura 50 puede ser, por ejemplo, de aproximadamente 100 a 300 m. Una nueva antena de controlador de voladura 60 y un nuevo cable de conexión 61 se instalan y extienden cada vez después de la voladura.

La antena de recepción del lado del controlador de la voladura 65 está configurada, por ejemplo, para tener forma de poste. La antena de recepción 65 está dispuesta en una ubicación alejada del frente de voladura 41 (ubicación que se va a volar) a la distancia L2 (correspondiente a una segunda distancia predeterminada), donde L2 puede ser de 0 m a 100 m. Una frecuencia de respuesta de una señal de respuesta recibida desde el detonador inalámbrico 10 es mayor o igual que 100 MHz y menor o igual que 1 GHz. Por lo tanto, la forma de la antena de recepción 65 puede ser significativamente diferente de la de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60, de modo que no es necesario que la antena de recepción 65 esté enrollada en gran medida en forma de bucle. La antena de recepción del lado del controlador de la voladura 65 y el cable de conexión 66 no necesitan reemplazarse cada vez después de la voladura si la distancia L2 desde la ubicación que se va a volar supera una cierta distancia predeterminada.

Como se muestra en la Figura 2, la unidad explosiva 20, que incluye un explosivo, se carga en el orificio de voladura 40. El orificio de voladura 40 es un orificio perforado de manera que tiene un diámetro D1 de aproximadamente 5 cm y una profundidad D2 de aproximadamente 2 m. Sin embargo, no está limitado a estos valores. La unidad explosiva 20 se carga en el orificio de voladura 40 y se cubre con un material de apisonamiento 22 tal como arcilla. La unidad explosiva 20 incluye un explosivo de carga primaria 201 con un detonador inalámbrico y explosivos de carga secundaria 202. El explosivo de carga primaria 201 con un detonador inalámbrico está configurado acoplando el explosivo de carga primaria 201 con el detonador inalámbrico 10 a los explosivos de carga secundaria 202. El explosivo de carga primaria 201 con el detonador inalámbrico está dispuesto en la porción más delantera cuando se carga en el orificio de voladura 40. Los explosivos de carga secundaria 202 están acoplados al explosivo de carga primaria 201 con un detonador inalámbrico, en donde la cantidad de explosivos de carga secundaria 202 se puede aumentar o disminuir apropiadamente. La unidad explosiva 20, es un explosivo colectivo que puede incluir únicamente el explosivo de carga primaria 201 con el detonador inalámbrico o, adicionalmente, puede incluir explosivos de carga secundaria 202.

Como se muestra en la Figura 2, el detonador inalámbrico 10 puede incluir una antena de recepción del lado de la detonación sustancialmente tubular 11, un controlador 12, un iniciador 14 y una antena de transmisión del lado de la detonación 18. Por ejemplo, el controlador 12 y el iniciador 14 pueden alojarse dentro de la antena de recepción del lado de la detonación 11. Un diámetro periférico interior de la antena de recepción del lado de la detonación tubular 11 es mayor que el diámetro periférico exterior de los explosivos. El iniciador 14 se inserta en la antena de recepción del lado de la detonación 11 junto con el explosivo para formar el explosivo de carga primaria 201 con el detonador inalámbrico, y el explosivo 201 se carga en el orificio de voladura 40. El diámetro periférico exterior de la antena de recepción del lado de la detonación 11 es menor o igual que el diámetro periférico interior del orificio de voladura 40. Como se muestra en la Figura 12, es posible no alojar la carga explosiva completa en la antena de recepción del lado de la detonación 11, sino, en su lugar, únicamente el iniciador 14. El controlador 12 puede estar fuera de la antena de recepción del lado del detonador 11.

Como se muestra en la Figura 2, un dispositivo de visualización 72 muestra piezas de información individual (por ejemplo, un tiempo de retardo de iniciación de voladura o un número de identificación) mediante el cual un operador puede identificar el detonador inalámbrico 10, y está acoplado al detonador inalámbrico 10 a través de un cable 71. El cable 71 es lo suficientemente largo como para que el dispositivo de visualización 72 pueda alcanzar al exterior del orificio de voladura 40 cuando se carga el explosivo de carga primaria 201 con el detonador inalámbrico en el orificio de voladura 40. En consecuencia, cuando se carga el explosivo de carga primaria 201 con el detonador inalámbrico en el orificio de voladura 40, el dispositivo de visualización 72 está dispuesto fuera del orificio de voladura 40.

Puede omitirse el cable 71 y el dispositivo de visualización 72 ilustrados en la Figura 2. Además, en la descripción de las presentes realizaciones ilustrativas, se ha descrito un ejemplo en el que el dispositivo de visualización 72 está acoplado al detonador inalámbrico 10 a través del cable 71. Sin embargo, el dispositivo de visualización 72 puede acoplarse directamente al detonador inalámbrico 10. Si el dispositivo de visualización está acoplado directamente al detonador inalámbrico, el operador no puede comprobar el dispositivo de visualización después de cargar el detonador en el orificio de voladura. Sin embargo, el operador puede cargar el detonador en el orificio de voladura mientras comprueba el dispositivo de visualización.

Cada una de las etapas para un método de detonación alámbrico que utiliza el detonador inalámbrico 10 (cuya estructura se describirá más adelante) se describirá con referencia a cada una de las etapas (a) a (h) y las Figuras 1 y 2.

(a) es una etapa de perforar orificios de voladura,

(b) es una etapa de cargar explosivos,

(c) es una etapa de instalar la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura,

(d) es una etapa de instalar la antena de recepción del lado del controlador de la voladura,

(e) es una etapa de transmitir la señal de inicio de preparación de circuito electrónico,

(f) es una etapa de transmitir una señal de respuesta indicativa de la finalización de la preparación de circuito electrónico,

(g) es una etapa de transmitir una señal de iniciación, y

(h) es una etapa de voladura.

En la etapa (a) de perforar orificios de voladura, se perforan orificios de voladura 40 en una ubicación que se va a volar (por ejemplo, el frente de voladura 41) como se muestra en la Figura 1.

En la etapa (b) de cargar explosivos, el explosivo de carga primaria 201 con un detonador inalámbrico y los explosivos de carga secundaria 202 (es decir, las unidades explosivas 20) pueden cargarse en los orificios de voladura 4o como se muestra en la Figura 2. Los explosivos de carga primaria 201 con el detonador inalámbrico son los explosivos a los que se acoplan los detonadores inalámbricos 10. Los explosivos de carga secundaria 202 son explosivos sin el detonador inalámbrico 10.

En la etapa (c) de instalar una antena de transmisión del lado del controlador de la voladura, la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 se estira en forma de bucle en una ubicación a una primera distancia predeterminada (distancia L1) de la ubicación que se va a volar, como se muestra en la Figura 1.

En la etapa (d) de instalar una antena de transmisión del lado del controlador de la voladura, la antena de recepción del lado del controlador de la voladura 65 está dispuesta en una ubicación a una segunda distancia predeterminada (distancia L2) de la ubicación que se va a volar, como se muestra en la Figura 1.

En la etapa (e) de transmitir la señal de inicio de preparación de circuito electrónico, el controlador de voladura 50 transmite las señales de inicio de preparación de circuito electrónico desde el controlador de voladura 50 a los detonadores inalámbricos 10 a través de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60. Las señales de inicio de la preparación de circuito electrónico incluyen frecuencias de operación mayores o iguales que 100 kHz y menores o iguales que 500 kHz (por ejemplo, 200 kHz), señales de control para iniciar la preparación de circuito electrónico y energía para accionar un circuito electrónico del lado de la detonación.

En la etapa (f) de transmitir la señal de respuesta indicativa de la finalización de la preparación de circuito electrónico, el detonador inalámbrico 10 recibe las señales de inicio de la preparación de circuito electrónico a través de la antena de recepción del lado de la detonación 11. El detonador inalámbrico 10 inicia la preparación de circuito electrónico, que incluye la energía de carga para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación y accionar el circuito electrónico del lado de la detonación. Cuando se ha completado la preparación de circuito electrónico anterior, el detonador inalámbrico 10 transmite la señal de finalización de la preparación de circuito electrónico, que es una señal de respuesta indicativa de la finalización de la preparación de circuito electrónico con frecuencia de respuesta a través de la antena de transmisión del lado de la detonación 18 desde el detonador inalámbrico 10 al controlador de voladura 50. La frecuencia de respuesta es mayor o igual que 100 MHz y menor o igual que 1 GHz, por ejemplo 315 MHz o 429 MHz.

En la etapa (g) de transmitir una señal de iniciación, el controlador de voladura 50 recibe la señal indicativa de la finalización de la preparación de circuito electrónico a través de la antena de recepción del lado del controlador de la voladura 65. Posteriormente, el controlador de voladura 50 transmite la señal de iniciación con la frecuencia de operación antes mencionada desde el controlador de voladura 50 al detonador inalámbrico 10 a través de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60.

En la etapa de voladura (h), el detonador inalámbrico 10 recibe la señal de iniciación a través de la antena de recepción del lado de la detonación 11. El detonador inalámbrico 10 permite que el iniciador 14 se encienda para la detonación a través del circuito electrónico del lado de la detonación utilizando la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación cargado.

A continuación, se describirá cada efecto del detonador inalámbrico 10. Uno de los efectos es que la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control y las señales de iniciación se pueden recibir de manera eficiente sin afectar la relación posicional entre la antena del lado del controlador de voladura (antena de transmisión del lado del controlador de la voladura, antena de recepción del lado del controlador de la voladura) y la antena para el detonador inalámbrico (antena de recepción del lado de la detonación, antena de transmisión del lado de la detonación). Uno de los otros efectos es que se asegura una alta flexibilidad en la selección de la frecuencia de respuesta de la señal de respuesta de modo que la señal de respuesta pueda recibirse de manera eficiente. Uno de los otros efectos es que se puede reducir el tamaño del detonador inalámbrico 10.

Las Figuras 3 a 5 muestran la trayectoria direccional de los campos magnéticos generados alrededor de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60. La Figura 3 es una vista que muestra únicamente la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 extraída de la Figura 1. Como se muestra en la Figura 3, si la corriente eléctrica fluye a través de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 en la dirección indicada por las líneas continuas, los campos magnéticos se generan como se indica por una cadena de línea de puntos. Si el alambre conductor se enrolla alrededor de un eje que está orientado en la dirección axial de este campo magnético, la antena de recepción del lado de la detonación 11 para el detonador inalámbrico 10 puede recibir de manera más eficiente la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación y puede recibir de manera eficiente las señales de control inalámbrico, así como las señales de iniciación.

La Figura 4 es una vista de la Figura 3 según se observa desde la dirección IV. La posición de carga P2b es una posición del orificio de voladura en el frente de voladura 41 que corresponde sustancialmente al centro de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura enrollado 60. La posición de carga P1a es una posición correspondiente a un borde de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60, en la parte superior izquierda de la posición de carga P2b. La posición de carga P1c es una posición correspondiente al borde de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60, en la parte superior derecha de la posición de carga P2b. La posición de carga P1b es una posición correspondiente al borde de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60, por encima de la posición de carga P2b. La posición de carga P2a es una posición correspondiente al borde de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60, al lado izquierdo de la posición de carga P2b. La posición de carga P2c es una posición correspondiente al borde de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60, al lado derecho de la posición de carga P2b. La posición de carga P3a es una posición correspondiente al borde de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60, en la parte inferior izquierda de la posición de carga P2b. La posición de carga P3c es una posición correspondiente al borde de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60, en la parte inferior derecha de la posición de carga P2b. La posición de carga P3b es una posición correspondiente al borde de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60, por debajo de la posición de carga P2b.

La Figura 5 muestra un ejemplo de las direcciones y magnitudes del campo magnético (campo magnético generado alrededor de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60) en cada una de las posiciones de las posiciones de carga P1a a P1c, las posiciones de carga P2a a P2c y las posiciones de carga P3a a P3c, en el frente de voladura 41, como se muestra en la Figura 4. En la posición de carga P2b que corresponde sustancialmente al centro de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60, el componente del campo magnético se distribuye completamente en la dirección del eje Z. Por lo tanto, puede recibirse de manera eficiente como la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación por la antena fabricada de alambre conductor enrollado alrededor del eje Z. Por ejemplo, son aplicables una bobina tubular 119 para el eje Z y la antena tubular para la dirección del eje Z (antena de recepción 11Z para el eje Z) fabricadas con el cuerpo magnético tubular mostrado en la Figura 8.

Por otro lado, en la vecindad del borde de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60, se reduce la magnitud del campo magnético en la dirección del eje Z mientras que se aumentan las magnitudes del campo magnético en la dirección del eje X y/o el campo magnético en la dirección del eje Y. Por ejemplo, en la posición de carga P3c, la magnitud del campo magnético en la dirección del eje Z es menor que en la posición de carga P2b, mientras que las magnitudes del campo magnético en la dirección del eje X y el campo magnético en la dirección del eje Y son mayores que la magnitud del campo magnético en la dirección del eje Z. En la posición de carga P1b, la magnitud del campo magnético en la dirección del eje Z es menor que en la posición de carga P2b, mientras que la magnitud del campo magnético en la dirección del eje Y es mayor que en la dirección del eje Z. Por lo tanto, en las posiciones correspondientes al borde de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 tales como las posiciones de carga P1a a P1c, la posición de carga P2a, la posición de carga P2c, así como las posiciones de carga P3a a P3c, no siempre es posible recibir de manera eficiente la energía para accionar el circuito electrónico del lado del controlador de voladura, las señales de control inalámbrico y las señales de iniciación si se tiene únicamente la antena fabricada del alambre conductor enrollado alrededor de su eje Z. Por ejemplo, no siempre es posible recibir señales de manera eficiente si se tiene únicamente la bobina tubular 119 para el eje Z y la antena tubular para la dirección del eje Z (antena de recepción 11Z para el eje Z) fabricadas de un cuerpo magnético tubular en un ejemplo ilustrado en la Figura 8.

A continuación, se describirá la antena de recepción del lado de la detonación 11. La antena de recepción del lado de la detonación 11 puede recibir la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación de manera eficiente, por ejemplo, incluso cuando está dispuesto (cargado) en cualquier orificio de voladura perforado en cualquier ubicación en el frente de voladura 41. Además, la antena de recepción del lado de la detonación 11 puede recibir de manera eficiente las señales de control inalámbrico y las señales de iniciación.

La antena de recepción del lado de la detonación 11 también puede usarse como la antena para transmitir señales de respuesta desde el detonador inalámbrico 10 al controlador de voladura. En este caso, si la frecuencia de respuesta es menor que 100 MHz, la distancia de alcance de la señal de respuesta es corta (por ejemplo, acerca de varios metros), lo que no es particularmente preferible. Si la frecuencia de respuesta es mayor que 1 GHz, las señales se absorben fácilmente en las rocas, lo que no es particularmente preferible. La frecuencia de respuesta preferible es mayor o igual que 100 MHz y menor o igual que 1 GHz. Como resultado, las señales apenas se absorben en las rocas y alcanzan una distancia suficiente para ser apropiadas. Sin embargo, si la antena de recepción del lado de la detonación 11, que puede recibir de manera eficiente señales de control con una frecuencia de operación mayor o igual que 100 kHz y menor o igual que 500 kHz, también se usara como la antena de transmisión, transmitiendo de manera eficiente señales de respuesta con una frecuencia de respuesta mayor o igual que 100 MHz y menor o igual que 1 GHz, a continuación, el tamaño de la antena puede aumentar hasta el punto de que la antena no podría cargarse en el orificio de voladura 40 mostrado en las Figuras 1 y 2.

Los inventores de la presente solicitud han inventado un detonador inalámbrico (Figuras 6 y 7) que tiene la antena de recepción del lado de la detonación 11 con una antena de transmisión del lado de la detonación separada 18 para conseguir el detonador inalámbrico que puede cumplir con todos los siguientes (1) a (3).

(1) Las señales de control y las señales de iniciación con una frecuencia de operación mayor o igual que 100 kHz y menor o igual que 500 kHz (incluyendo la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación) pueden recibirse desde el controlador de voladura.

(2) Las señales de respuesta con una frecuencia de respuesta mayor o igual que 100 MHz y menor o igual que 1 GHz pueden transmitirse de manera eficiente al controlador de voladura.

(3) Debe tener un tamaño tal que permita cargarlo en un orificio de voladura con un diámetro de aproximadamente 5 cm y una profundidad de aproximadamente 2 m.

Se describirá una estructura del detonador inalámbrico 10 con referencia a las Figuras 6 a 12. En el ejemplo ilustrado en la Figura 6, el controlador 12 sobresale de la antena de recepción del lado de la detonación 11. La antena de transmisión del lado de la detonación 18 se proporciona en una posición hacia el exterior del lado de la detonación que recibe la antena 11 donde no está en contacto con la antena de recepción del lado de la detonación 11. En un ejemplo mostrado en la Figura 7, la antena de transmisión del lado de la detonación 18 sobresale fuera de la antena de recepción del lado de la detonación 11 y está colocada de manera que no haga contacto con la antena de recepción del lado de la detonación 11. La Figura 8 muestra una vista en perspectiva en despiece del detonador inalámbrico 10 mostrado en la Figura 6.

Si la frecuencia de respuesta se establece para que sea mayor o igual que 100 MHz y menor o igual que 1 GHz, la antena de transmisión del lado de la detonación 18 se puede conseguir con un tamaño de antena de aproximadamente varios centímetros, por ejemplo, impresa en una superficie de una placa de circuito electrónico (véase la Figura 20). Por lo tanto, la antena de transmisión del lado de la detonación 18 se puede proporcionar en una posición como se ilustra en la Figura 6 o la Figura 7. Por lo tanto, la antena de transmisión del lado de la detonación 18 se puede integrar fácilmente con el detonador inalámbrico. En el ejemplo de la Figura 6, la antena de transmisión del lado de la detonación 18 está conectada al controlador 12 a través de alambres conductores o puede formarse integralmente con el controlador 12 (véase la Figura 28). En un ejemplo de la Figura 7, la antena de transmisión del lado de la detonación 18 está conectada con el controlador 12 a través de alambres conductores 111.

El detonador inalámbrico 10 incluye la antena de recepción del lado de la detonación 11, la antena de transmisión del lado de la detonación 18, el controlador 12 y el iniciador 14 conectado al controlador 12. El controlador 12 está conectado a la antena de recepción del lado de la detonación 11 y a la antena de transmisión del lado de la detonación 18, y enciende el iniciador 14. Un circuito electrónico del lado de la detonación 120 está alojado en el controlador 12 (véanse las Figuras 11 y 12). La Figura 9 es una vista de la antena de recepción del lado de la detonación 11 de la Figura 8 según se ve desde la dirección IX en la Figura 8. En la antena de recepción del lado de la detonación 11, por ejemplo, como se muestra en la Figura 13, un cuerpo tubular de base 114 con forma tubular (por ejemplo, material acrílico tubular), el cuerpo magnético tubular 115, la bobina tubular (bobina tubular 119 para el eje Z) y las bobinas en forma de lámina 117 están dispuestas coaxialmente entre sí. El cuerpo magnético tubular 115 está formado por un cuerpo magnético en forma de lámina (por ejemplo, ferrita) y tiene una forma tubular de pared delgada. El cuerpo magnético tubular 115 está enrollado alrededor de una periferia exterior del cuerpo tubular de base 114. La bobina tubular (119) y las bobinas en forma de lámina 117 (la bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X y la bobina en forma de lámina 117Y para la dirección axial Y) también se proporcionan alrededor de la periferia exterior del cuerpo magnético tubular 115. En la antena de recepción del lado de la detonación 11, tres bobinas tales como la bobina tubular 119 para el eje Z, la bobina en forma de lámina 117X para el eje X y la bobina en forma de lámina 117Y para el eje Y están dispuestas una al lado de la otra a lo largo de la dirección del eje Z. La antena de recepción del lado de la detonación 11 tiene preferentemente una forma cilíndrica de pared delgada. Sin embargo, puede tener cualquier forma de sección transversal ortogonal a la dirección del eje (dirección del eje Z) tal como una forma de sección transversal circular, eclíptica o poligonal, siempre que la forma de sección transversal también sea de pared delgada. La antena de recepción del lado de la detonación 11 y el controlador 12 están conectados a través de los alambres conductores 111.

La Figura 10 muestra una vista en sección transversal del detonador inalámbrico 10 mostrado en la Figura 6. El iniciador 14 está fijado al controlador 12. El controlador 12 se fija en una de las aberturas de la antena de recepción del lado de la detonación 11. Una parte del controlador 12 sobresale fuera de la antena de recepción del lado de la detonación 11. La antena de transmisión del lado de la detonación 18 se proporciona en la parte sobresaliente del controlador 12 y se coloca de modo que no esté en contacto con la antena de recepción del lado de la detonación 11. Preferentemente, se puede cargar un explosivo en el espacio de la antena de recepción del lado de la detonación 11 y el controlador 12. Con una disposición de este tipo, es posible mejorar el efecto de aplastamiento ya que el explosivo puede estar dispuesto en la profundidad más lejana del orificio de voladura. El iniciador 14 está fijado al controlador 12 para extenderse desde el controlador 12 hacia el lado de la otra abertura. Insertando el explosivo en la antena de recepción del lado de la detonación 11 desde esta otra abertura, el iniciador 14 puede insertarse en un extremo delantero del explosivo insertado, que forma conjuntamente el explosivo de carga primaria con el detonador inalámbrico.

La Figura 11 es una vista en sección transversal de un detonador inalámbrico 10A que tiene una estructura diferente a la de la Figura 10, en el que el controlador 12 y el iniciador 14 están alojados en la antena de recepción del lado de la detonación 11. En el ejemplo ilustrado en la Figura 11, la antena de recepción del lado de la detonación 11, el cuerpo magnético tubular 115 y el cuerpo tubular de base 114 están dispuestos concéntricamente entre sí, donde cada uno de ellos tiene una forma tubular. El controlador 12 con el iniciador 14 fijo, se encaja dentro de una de las aberturas de la antena de recepción del lado de la detonación 11, por ejemplo, con un adhesivo 161. El controlador 12 incluye una carcasa de control 162, un circuito electrónico del lado de la detonación 120 (circuito electrónico indicado con un número de referencia 120 en la Figura 27) y un material de amortiguación 163, etc. La antena de transmisión del lado de la detonación 18 está integrada con el circuito electrónico del lado de la detonación 120 (véase una unidad de control 139 en la Figura 28).

Como se muestra en la Figura 11, una parte del controlador 12 sobresale fuera de la antena de recepción del lado de la detonación 11. La antena de transmisión del lado de la detonación 18 se proporciona en la parte del controlador 12 que sobresale hacia afuera, y está colocada de modo que no esté en contacto con la antena de recepción del lado de la detonación 11. El iniciador 14 se fija al controlador 12 de manera que se extiende hacia la otra abertura desde el controlador 12. Insertando el explosivo en la antena de recepción del lado de la detonación 11 desde esta otra abertura, el iniciador 14 puede insertarse en un extremo delantero del explosivo, que forma conjuntamente el explosivo de carga primaria con el detonador inalámbrico. La carcasa de control 162 puede estar fabricada de un material tal como resina que puede permitir que las ondas de radio atraviesen fácilmente mientras mantiene un grado de resistencia relativamente alto. Además, se puede proporcionar un material de amortiguación 163 entre la carcasa de control 162 y el circuito electrónico del lado de la detonación 120. En consecuencia, las ondas de choque generadas cuando se detonan los explosivos colocados en orificios de voladura adyacentes, pueden reducirse por la carcasa de control 162 y el material de amortiguación 163 antes de que las ondas de choque alcancen el circuito electrónico del lado de la detonación 120. De esta forma, se puede evitar el daño del circuito electrónico del lado de la detonación 120.

Como se muestra en la Figura 12, un detonador inalámbrico 10B tiene una estructura diferente a la del detonador inalámbrico 10A en la Figura 10 y a la del detonador inalámbrico de la Figura 11. El detonador inalámbrico 10B incluye un iniciador 14 alojado dentro de la antena de recepción del lado de la detonación 11, mientras que el controlador 12 está dispuesto fuera de la antena de recepción del lado de la detonación 11. La antena de recepción del lado de la detonación 11, un cuerpo magnético tubular 115 y un cuerpo tubular de base 114 están dispuestos concéntricamente entre sí. Estos se alojan en una carcasa de protección tubular 165. La carcasa de protección 165 incluye una pared de partición 166 configurada para aislar el controlador 12 del iniciador 14 y el explosivo. El controlador 12 está colocado en el lado opuesto de la pared de partición 166 con respecto al iniciador 14, y está dispuesto fuera de la antena de recepción del lado de la detonación 11, pero no dentro de la antena de recepción del lado de la detonación 11. El controlador 12 puede encajarse y fijarse a una de las aberturas de la carcasa de protección 165 o puede fijarse a una de las aberturas de la carcasa de protección 165 mediante un adhesivo, etc. El controlador 12 puede incluir una carcasa de control 162, un circuito electrónico de lado de la detonación 120 y un material de amortiguación 163, etc. similar al ejemplo de la Figura 11.

Como se muestra en la Figura 12, la antena de transmisión del lado de la detonación 18 está integrada con el circuito electrónico del lado de la detonación 120 (véase una unidad de control 139 en la Figura 28). El controlador 12 incluye una proyección que se proyecta hacia el exterior desde la antena de recepción del lado de la detonación 11. La antena de transmisión del lado de la detonación 18 se proporciona en la proyección y se coloca de modo que no haga contacto con la antena de recepción del lado de la detonación 11. Similar a un ejemplo de la Figura 11, el iniciador 14 se puede fijar al controlador 12 de manera que se extienda desde el controlador 12 hacia la otra abertura de la antena de recepción del lado de la detonación 11. Insertando un explosivo en la antena de recepción del lado de la detonación 11 desde la otra abertura, el iniciador 14 se inserta en un extremo delantero del detonador insertado para formar el explosivo de carga primaria con el detonador inalámbrico. La carcasa de control 162 puede estar fabricada de un material tal como resina que puede permitir que la onda de radio atraviese fácilmente y que tenga una resistencia relativamente alta. En consecuencia, las ondas de choque generadas cuando se detonan los explosivos colocados en el orificio de voladura adyacente, pueden reducirse por la carcasa de control 162 y el material de amortiguación 163 antes de que las ondas de choque alcancen el circuito electrónico del lado de la detonación 120. Como resultado, puede evitarse el daño del circuito electrónico del lado de la detonación 120. Una parte de la carcasa de control 162 puede estar dispuesta fuera de la antena de recepción del lado de la detonación 11. Esta configuración permite que el circuito electrónico del lado de la detonación 120 tenga un tamaño mayor o igual que un diámetro interior del cuerpo tubular de base 114. Como resultado, se mejora la flexibilidad en el tamaño del circuito electrónico del lado de la detonación 120. También se puede aumentar un área para insertar el explosivo y se puede mejorar el efecto de aplastamiento.

Las Figuras 13 a 20 ilustran una estructura de la antena de recepción del lado de la detonación 11 y la antena de transmisión del lado de la detonación 18. La Figura 13 es una vista en perspectiva en despiece de la antena de recepción del lado de la detonación 11. La antena de recepción del lado de la detonación 11 es una antena configurada para recibir energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control y las señales de iniciación de forma inalámbrica. La antena de recepción del lado de la detonación 11 puede incluir un cuerpo tubular de base 114, un cuerpo magnético tubular 115, una bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X, una bobina tubular 119 para la dirección axial Z y una bobina en forma de lámina 117Y para la dirección axial Y. El cuerpo tubular de base 114 puede omitirse.

El material del cuerpo magnético tubular 115 puede ser un material con alta permeabilidad magnética, cuyos polos magnéticos pueden eliminarse o invertirse con relativa facilidad entre los cuerpos magnéticos. Preferentemente puede ser, por ejemplo, hierro, acero al silicio, permalloy, aleación de sendust, permendur, ferrita, una aleación magnética amorfa, una aleación magnética nanocristalina y, en la presente realización, se usa ferrita.

Como se muestra en la Figura 13, el cuerpo magnético tubular 115 está formado para tener una forma de lámina y puede enrollarse alrededor de la superficie periférica exterior del cuerpo tubular de base 114 para formar un tubo de pared delgada. Como se muestra en la Figura 14, los extremos del cuerpo magnético tubular 115 se enrollan preferentemente de modo que el espacio 172 entre ellos sea sustancialmente cero sin solapamiento. Sin embargo, como se muestra en la Figura 13, se pueden enrollar de manera que un extremo del cuerpo magnético tubular enrollado 115 se superponga con el otro extremo para formar la porción superpuesta 171. Como alternativa, el cuerpo magnético tubular 115 se puede enrollar para formar capas dobles o triples. El hueco 172 mostrado en la Figura 14 se considera dentro de un intervalo permisible si es un espacio pequeño de, por ejemplo, aproximadamente 1 mm, sin embargo, no es favorable si el espacio 172 es mayor que el espacio pequeño. Como se muestra en las Figuras 8 y 13, un eje de antena J11 como eje central del cuerpo magnético tubular 115 es paralelo al eje Z o puede designarse como el propio eje Z.

Como se muestra en la Figura 13, la bobina tubular 119 para dirección axial Z, la bobina en forma de lámina 117X para dirección axial X y la bobina en forma de lámina 117Y para dirección axial Y pueden acoplarse al cuerpo magnético tubular 115 para que sean concéntricos con respecto al cuerpo tubular de base 114 y al cuerpo magnético tubular 115. De esta manera, se completa la antena de recepción del lado de la detonación 11. La antena de recepción del lado de la detonación 11 se carga en el orificio de voladura de tal manera que el eje de la antena 111, que es el eje de la antena de recepción del lado de la detonación 11, coincide con la dirección axial del orificio de voladura 40 (en este caso, la dirección del eje Z). En cuanto al campo magnético que tiene un componente en la dirección del eje Z en la Figura 5, la bobina tubular 119 para la dirección axial Z, en la que un eje del bobinado del alambre conductor se extiende en la dirección del eje Z, y la antena tubular para la dirección axial Z fabricada de cuerpo magnético tubular (antena de recepción 11Z para el eje Z (véanse las Figuras 6 y 7) puede recibir de manera eficiente la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control inalámbrico y las señales de iniciación. En cuanto al campo magnético que tiene un componente en la dirección del eje X en la Figura 5, la bobina tubular 119 para el eje Z, la bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X en la que un eje del bobinado del alambre conductor se extiende en la dirección axial X, y la antena en forma de lámina para la dirección axial X fabricada de cuerpo magnético tubular (la antena de recepción 11X para el eje X (véanse las Figuras 6 y 7) puede recibir de manera eficiente la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control inalámbrico así como las señales de iniciación. En cuanto al campo magnético que tiene un componente en la dirección del eje Y en la Figura 5, la bobina en forma de lámina 117Y para la dirección axial Y en la que un eje del bobinado del alambre conductor se extiende en la dirección axial Y, y la antena en forma de lámina para la dirección axial Y hecha de cuerpo magnético tubular (que recibe la antena 11Y para el eje Y (véanse las figuras 6 y 7) puede recibir de manera eficiente la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control inalámbrico así como las señales de iniciación. La antena de recepción del lado de la detonación 11 de la Figura 13 incluye el cuerpo tubular de base 114, el cuerpo magnético tubular 115, la bobina tubular 119 para el eje Z, la bobina en forma de lámina 117X para el eje X y la bobina en forma de lámina 117Y para el eje Y. Sin embargo, la antena de recepción del lado de la detonación 11 puede no tener el cuerpo tubular de base 114.

Como se muestra en las Figuras 6 y 7, las tres antenas formadas, en particular, la antena de recepción 11Z para el eje Z, la antena de recepción 11X para el eje X y la antena de recepción 11Y para el eje Y están dispuestas una al lado de la otra en cualquier orden a lo largo de la dirección Z del eje para no superponerse. La antena de recepción 11Z para el eje Z incluye la bobina tubular 119 para la dirección del eje Z, así como el cuerpo magnético tubular 115 (correspondiente al primer cuerpo magnético). La antena de recepción 11X para el eje X incluye la bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X, así como el cuerpo magnético tubular 115 (correspondiente al segundo cuerpo magnético). La antena de recepción 11Y para el eje Y incluye la bobina en forma de lámina 117Y para la dirección axial Y así como el cuerpo magnético tubular 115 (correspondiente al tercer cuerpo magnético). El primer cuerpo magnético, el segundo cuerpo magnético y el tercer cuerpo magnético pueden configurarse por separado o también pueden configurarse como un cuerpo magnético común como se muestra en la presente realización ilustrativa.

De acuerdo con diversos resultados experimentales llevados a cabo por los inventores, la bobina tubular 119 para el eje Z está dispuesta preferentemente en el centro. En concreto, la bobina tubular para el eje Z está preferentemente dispuesta entre la bobina en forma de lámina para el eje X y la bobina en forma de lámina para el eje Y. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 15, están dispuestas en tal orden que la bobina en forma de lámina 117X para el eje X está ubicada en el lado izquierdo, la bobina tubular 119 para el eje Z en el centro, la bobina en forma de lámina 117Y para el eje Y en el lado derecho. Esta disposición se describirá como (117X, 119, 117Y). Las disposiciones con la bobina tubular 119 para el eje Z en el centro incluyen disposiciones en el orden de (117X, 119, 117Y) mostrado en la Figura 15 y en el orden de (117Y, 119, 117X) donde giraron alrededor del eje Z 90 grados desde el estado mostrado en la Figura 15. También son posibles la disposición con la bobina tubular 119 para el eje Z en el extremo izquierdo en el orden de (119, 17X, 117Y) como se muestra en la Figura 16, la disposición en el orden de (119, 117Y, 117x ) (no mostrada), la disposición con la bobina tubular 119 para el eje Z en el extremo derecho en el orden de (117X, 117Y, 119) o (117Y, 117X, 119).

La antena de recepción del lado de la detonación 11 puede estar compuesta por tres bobinas, que incluye la bobina tubular 119 para la dirección axial Z (bobina tubular), la bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X (bobina en forma de lámina) y la bobina en forma de lámina 117Y para dirección axial Y (bobina en forma de lámina), así como el cuerpo magnético tubular. Como alternativa, la antena de recepción del lado de la detonación 11 puede estar compuesta por al menos una de las bobinas tubulares o las bobinas en forma de lámina, y el cuerpo magnético tubular. Como se muestra en la Figura 17, en este caso, la antena de recepción del lado de la detonación 11C puede instalarse en la posición de carga P2c mostrada en la Figura 5, en donde la antena de recepción 11C está compuesta por la bobina tubular 119 para la dirección axial Z, la bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X, el cuerpo tubular de base 114 y el cuerpo magnético tubular 115. El cuerpo tubular de base 114 puede omitirse. Como se muestra en la Figura 18, la antena de recepción del lado de la detonación 11A puede instalarse en la posición de carga P2b mostrada en la Figura 5, en donde la antena de recepción 11A está compuesta por la bobina tubular 119 para la dirección axial Z, el cuerpo tubular de base 114 y el cuerpo magnético tubular 115. El cuerpo tubular de base 114 puede omitirse. Como se muestra en la Figura 19, la antena de recepción del lado de la detonación 11B puede instalarse en la posición de carga P1b mostrada en la Figura 5, en donde la antena de recepción 11B está compuesta por la bobina en forma de lámina 117Y para la dirección axial Y, el cuerpo tubular de base 114 y el cuerpo magnético tubular 115. El cuerpo tubular de base 114 puede omitirse. En otras palabras, de acuerdo con las posiciones de los orificios de carga, se puede proporcionar la antena que tiene un eje en la dirección que coincide con el componente o componentes más grandes del campo magnético en esa posición. En este caso, el eje del alambre conductor enrollado para la antena coincide preferentemente con la dirección del campo magnético en esa posición sin limitarse al eje X, eje Y y eje Z.

Como se muestra en la Figura 17, la antena de recepción del lado de la detonación puede estar compuesta por la bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X, el cuerpo tubular de base 114 y el cuerpo magnético tubular 115. El cuerpo tubular de base 114 puede omitirse. Como se muestra en la Figura 17, la bobina tubular 119 para la dirección axial Z y la bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X pueden reemplazarse por la bobina tubular 119 para el eje Z y la bobina en forma de lámina 117Y para el eje Y. Como alternativa, también pueden reemplazarse por la bobina 117X en forma de lámina para el eje X y la bobina en forma de lámina 117Y para el eje Y. De esta forma, se pueden seleccionar diversas antenas de recepción del lado de la detonación de acuerdo con las posiciones de los orificios de voladura en el frente de voladura. Como resultado, es posible conseguir la antena de recepción del lado de la detonación que puede recibir la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, así como las señales de control inalámbrico y las señales de iniciación de manera más eficiente en cada uno de los orificios de voladura perforados en el frente de voladura.

En lo sucesivo en el presente documento, se describirá la estructura de la antena de transmisión del lado de la detonación 18 con referencia a la Figura 20. La antena de transmisión del lado de la detonación 18 está configurada para tener una frecuencia de respuesta mayor o igual que 100 MHz y menor o igual que 1 GHz de manera que no es necesario entregar la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación. La antena de transmisión del lado de la detonación 18 únicamente necesita transmitir las señales de respuesta al controlador de voladura. Por lo tanto, puede tener un tamaño de aproximadamente varios centímetros y no requiere ningún cuerpo magnético. La antena de transmisión del lado de la detonación 18 puede incluir una porción de base 181 que es una lámina o un miembro similar a una placa plana de un aislante, una porción de antena 182 de un conductor impreso en una superficie de la porción de base 181 y los alambres conductores 111 para conectar la porción de antena 182 con el controlador. Como se muestra en la Figura 28, cuando el circuito electrónico del lado de la detonación 120 y la antena de transmisión del lado de la detonación 18 están formados integralmente entre sí, la porción de antena 182 se puede imprimir en la propia placa de circuito electrónico, de modo que la porción de antena 182 se puede conectar al circuito electrónico del lado de la detonación 120 por un patrón de cableado 153 en la placa de circuito electrónico. Los alambres conductores 111 (véase la Figura 20) para conectar la porción de antena 182 con el circuito electrónico del lado de la detonación 120 se reemplaza por el patrón de cableado 153 en el ejemplo ilustrado en la Figura 28. La porción de antena 182 en la Figura 20 está configurada en forma de un par de formas en U con sus aberturas opuestas entre sí. Sin embargo, la configuración de la porción de antena 182 no está específicamente limitada. En el ejemplo ilustrado en la Figura 20, la porción de antena 182 se proporciona en una superficie frontal y una superficie trasera de la porción de base 181. Sin embargo, la porción de antena 182 se puede proporcionar en al menos uno de los lados delantero o trasero de la porción de base 181.

En las Figuras 21 a 26, se ilustran las estructuras de la bobina tubular 119 para el eje Z, la bobina en forma de lámina 117X para el eje X y la bobina en forma de lámina 117Y para el eje Y. En la siguiente descripción para cada una de las bobinas, se describirá el eje para el cuerpo magnético tubular como un eje Z, se describirá un eje ortogonal al eje Z como un eje X y se describirá el eje ortogonal tanto al eje Z como al eje X como el eje Y. Se ilustrará un ejemplo de una apariencia de la bobina tubular 119 para la dirección axial Z en la Figura 21. La bobina tubular 119 para la dirección axial Z es una bobina tubular formada para tener una forma tubular con el alambre conductor 111 enrollado alrededor del eje Z. La bobina tubular de la Figura 21 se forma enrollando el alambre conductor 111 en el cuerpo tubular 112. Como alternativa, la bobina tubular se puede formar enrollando el alambre conductor 111 sin proporcionar el cuerpo tubular 112. Desde la condición ilustrada en la vista en perspectiva en despiece en la Figura 18, se proporciona la bobina tubular 119 para el eje Z (correspondiente a la bobina tubular) alrededor de la superficie periférica exterior del cuerpo magnético tubular 115 de manera que será concéntrica junto con el cuerpo magnético tubular 115, que está formado en una forma tubular de pared delgada (en este caso, coaxial al eje Z). De esta manera, puede configurarse la antena de recepción del lado de la detonación completamente tubular 11A (antena tubular para la dirección axial Z (antena de recepción para la dirección axial Z)).

La Figura 22 ilustra un ejemplo de una apariencia de la bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X. De acuerdo con la bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X, el alambre conductor 111 se enrolla alrededor de cada uno de los ejes virtuales paralelos JNA y JNB como se muestra en la Figura 24. Se forma una bobina en forma de lámina 116, en donde la lámina es ortogonal a cada uno de los ejes virtuales JNA y JNB. Como se muestra en la Figura 22, la bobina en forma de lámina se puede formar enrollando la lámina en una forma tubular de manera que los ejes virtuales JNA y JNB sean coaxiales. La bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X se dobla de manera que los ejes virtuales JNA y JNB (véase la Figura 24) serán coaxiales como se muestra en la Figura 22. Los ejes virtuales coaxiales JNA y JNB están dispuestos en paralelo al eje X. Específicamente, la bobina en forma de lámina 117X para el eje X incluye el alambre conductor 111 enrollado alrededor del eje X.

Como se muestra en la Figura 24, se puede formar una bobina en forma de lámina enrollando el alambre conductor 111 en una lámina 113. Como alternativa, el alambre conductor 111 se puede enrollar sin proporcionar la lámina 113 para formar una bobina en forma de lámina por el alambre conductor 111. La bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X (véase la Figura 17) puede formarse en una forma tubular doblándose a lo largo de la superficie periférica exterior del cuerpo magnético tubular 115 como se muestra en la Figura 19. La bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X puede proporcionarse a continuación alrededor de la superficie periférica exterior del cuerpo magnético tubular 115, que se forma con una forma tubular de pared delgada. De esta manera, puede configurarse la antena de recepción del lado de la detonación (antena en forma de lámina para la dirección axial X (antena de recepción para la dirección axial X)). En este momento, en cuanto a la bobina en forma de lámina para la dirección axial X, el alambre conductor se enrolla alrededor de un eje (en este caso, el eje X) ortogonal a un eje (eje Z) del cuerpo magnético tubular 115. Como se muestra en la Figura 24, el alambre conductor 111 puede enrollarse alrededor de cada uno de los ejes virtuales JNA y JNB de la lámina 113. Como alternativa, como se muestra en las Figuras 25 y 26, el alambre conductor 111 puede enrollarse alrededor de cada uno de los ejes virtuales JNA y JNB de la lámina 113.

La Figura 23 ilustra un ejemplo de una apariencia de la bobina en forma de lámina 117Y para la dirección axial Y. Como se muestra en la Figura 24, en la bobina en forma de lámina 117Y para la dirección axial Y, el alambre conductor 11 está enrollado alrededor de cada uno de los ejes virtuales paralelos ^jN^ay JNB. La bobina 117Y está formada como una bobina 116 en forma de lámina ortogonal a cada uno de los ejes virtuales JNA y JNB. Como se muestra en la Figura 23, tiene forma tubular de manera que los ejes virtuales JNA y JNB son coaxiales. Como se muestra en la Figura 23, la bobina en forma de lámina 117Y para el eje Y está doblada de manera que los ejes virtuales JNA y JNB (véase la Figura 24) son coaxiales y los ejes virtuales coaxiales JNA y JNB se encuentran en un eje en paralelo con el eje Y. Más específicamente, la bobina en forma de lámina 117Y para el eje Y es una bobina en forma de lámina con el alambre conductor 111 enrollado alrededor del eje Y. Como se muestra en la Figura 24, se puede hacer que tenga forma de lámina enrollando el alambre conductor 111 en la lámina 113. Como alternativa, el alambre conductor 111 se puede enrollar sin proporcionar la lámina 113 para formar una bobina en forma de lámina por el alambre conductor 111. La bobina en forma de lámina para la dirección axial Y (correspondiente a la bobina en forma de lámina) puede doblarse alrededor de la superficie periférica exterior del cuerpo magnético tubular 115 como se muestra en la Figura 19 para proporcionarse en la superficie periférica exterior del cuerpo magnético tubular 115. De esta manera, puede configurarse la antena de recepción del lado de la detonación completamente tubular (antena en forma de lámina para la dirección axial Y (antena de recepción para la dirección axial Y)). La hoja en forma de lámina para el eje Y incluye un alambre conductor enrollado alrededor del eje (en este caso, el eje Y) ortogonal al eje (eje Z) del cuerpo magnético tubular 115. El alambre conductor puede enrollarse alrededor de cada uno de los ejes virtuales JNA y JNB de la lámina 113 como se muestra en la Figura 24. Como alternativa, el alambre conductor 11 puede enrollarse alrededor de cada uno de los ejes virtuales JNA y JNB de la lámina 113 como se muestra en la Figura 25 y la Figura 26.

La bobina en forma de lámina 117Y para la dirección axial Y puede obtenerse girando la bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X alrededor del eje Z en 90 grados. La energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control y las señales de iniciación pueden recibirse más de manera eficiente cuando cada una de la bobina tubular 119 para el eje Z, la bobina en forma de lámina 117X para el eje X y la bobina en forma de lámina 117Y para el eje Y se proporciona en una superficie periférica exterior del cuerpo magnético tubular 115 que cuando se proporciona en una superficie periférica interior del cuerpo magnético tubular 115. Como se muestra en las Figuras 22 y 23, etc., de acuerdo con la descripción de la presente realización ilustrativa, el alambre conductor 111 en la bobina en forma de lámina 117X para el eje X y la bobina en forma de lámina 117Y para el eje Y está enrollado en forma rectangular. Sin embargo, la forma de enrollado no se limita a una forma rectangular, sino que se puede enrollar en forma helicoidal (forma de espiral) o en diversas formas poligonales. Además, también puede ser posible enrollar en una combinación de las diversas formas. Además, la bobina tubular para la dirección axial Z, la bobina en forma de lámina para la dirección axial X, la bobina en forma de lámina para la dirección axial Y pueden fabricarse por un trabajador enrollando manualmente el alambre conductor 111 durante un número predeterminado de veces.

Los circuitos dentro del controlador 12 y el iniciador 14 del detonador inalámbrico 10 (el circuito electrónico del lado de la detonación 120 y el circuito para el iniciador 14) se describirán con referencia al diagrama de bloques de circuito mostrado en la Figura 27. La Figura 27 muestra cada uno de los circuitos (diagrama de bloques) para el circuito electrónico del lado de la detonación 120 alojado dentro del controlador 12 y para el iniciador 14, y la Figura 27 también incluye la antena de recepción del lado de la detonación 11 y la antena de transmisión del lado de la detonación 18 mostradas en la Figura 8.

La antena de recepción del lado de la detonación 11 está compuesta por una antena en forma de lámina para la dirección axial X (antena de recepción para la dirección axial X) fabricada de una bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X y un cuerpo magnético tubular, una antena tubular para dirección axial Z (antena de recepción para dirección axial Z) fabricada de una bobina tubular 119 para la dirección axial Z y un cuerpo magnético tubular, y una antena en forma de lámina para dirección axial Y (antena de recepción para la dirección axial Y) fabricada de una bobina en forma de lámina 117Y para dirección axial Y y un cuerpo magnético tubular. La bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X está conectada al circuito sintético de tres ejes 124 a través de un circuito de sintonización 121 compuesto por un condensador variable. De manera similar, la bobina tubular 119 para la dirección axial Z está conectada al circuito sintético de tres ejes 124 a través del circuito de sintonización 122 compuesto por un condensador variable. De manera similar, la bobina en forma de lámina 117Y para la dirección axial Y está conectada al circuito sintético de tres ejes 124 a través de un circuito de sintonización 123 compuesto por un condensador variable. De esta manera, la bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X, la bobina tubular 119 para la dirección axial Z y la bobina en forma de lámina 117 para la dirección axial Y están todas respectivamente conectadas a los circuitos de sintonización 121, 122 y 123, respectivamente a través de los alambres conductores 111. Además, cada uno de los circuitos de sintonización 121, 122 y 123 está conectado al circuito sintético de tres ejes 124.

Una antena de transmisión del lado de la detonación 18 se compone de una porción de antena 182 con un conductor impreso. La porción de antena 182 está conectada a un circuito de transmisión 134 a través de un patrón de cableado 153 (o alambre conductor). Cuando una CPU 131 transmite señales de respuesta, las señales de respuesta de la CPU se transmiten desde la antena de transmisión del lado de la detonación 18 a través de un circuito de modulación 133 y el circuito de transmisión 134 a través del patrón de cableado 153 (o alambre conductor).

El circuito electrónico del lado de la detonación 120 puede incluir los circuitos de sintonización 121, 122 y 123, el circuito sintético de tres ejes 124, la CPU 131, un circuito de detección-demodulación 125, un regulador 128, el circuito de modulación 133, el circuito de transmisión 134, un dispositivo de memoria de ID 132, un dispositivo de almacenamiento de energía 127 para accionar el circuito electrónico, un circuito de interruptor 138 para el encendido y un circuito de rectificación 126, etc. Cada uno de los circuitos de sintonización 121, 122 y 123 puede incluir un condensador variable para regular una frecuencia de resonancia de la respectiva bobina en forma de lámina 117X correspondiente para la dirección axial X, la bobina tubular 119 para la dirección axial Z, y la bobina en forma de lámina 117Y para la dirección axial Y.

El circuito sintético de tres ejes 124 combina la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control y las señales de iniciación que se introducen desde la antena en forma de lámina para la dirección axial X (bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X que constituye la antena de recepción para la dirección axial X), la antena en forma de lámina para la dirección axial Y (bobina en forma de lámina 117Y para la dirección axial Y que constituye la antena de recepción para la dirección axial Y) y la antena tubular para la dirección axial Z (bobina tubular 119 para la dirección axial Z que constituye la antena de recepción para la dirección axial Z) a través de los circuitos de sintonización 121, 122 y 123, y los emite a las trayectorias 151 y 152. La trayectoria 151 es una ruta para introducir las señales de control recibidas y las señales de iniciación. La trayectoria 152 es una ruta para que la energía recibida se rectifique, almacene y convierta a una tensión constante. Las señales de control inalámbrico (que incluyen las señales correspondientes a las señales de solicitud de ID y las señales de inicio de preparación de circuito electrónico, y que incluyen las señales de ejecución de iniciación) que se reciben a través de la trayectoria 151 y el circuito de detección-demodulación 125, se introducen en la CPU 131. La energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación a través de la trayectoria 152, así como el regulador 128 (circuito de tensión constante) puede usarse como fuente de alimentación para un circuito electrónico tal como una CPU y almacenarse en el dispositivo de almacenamiento de energía 127 para accionar el circuito electrónico.

La información de identificación específica del detonador inalámbrico 10 se almacena en el dispositivo de memoria de ID 132. La CPU 131 transmite las señales de respuesta que incluyen la información de identificación leída del dispositivo de memoria de ID 132 tras recibir las señales de solicitud de ID (señales de control). En este punto, se describió un ejemplo en el que el dispositivo de memoria de ID 132 se forma por separado de la CPU 131. Sin embargo, no está limitado a esta configuración, y el dispositivo de almacenamiento de ID 132 también puede estar integrado en la CPU 131.

Cuando la CPU 131 recibe la señal de ejecución de iniciación (señal de iniciación), la CPU 131 controla el circuito de interruptor 138 para la iniciación de un estado abierto a un estado de cortocircuito usando las señales de control 156 de manera que la energía almacenada en el dispositivo de almacenamiento de energía 127 para accionar el circuito electrónico (energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación) puede emitirse al circuito de encendido 141 para ejecutar la detonación.

El iniciador 14 puede incluir el circuito de encendido 141, un cabezal de fusible 142, un explosivo primario 143 y una carga de base 144, etc. Cuando se cortocircuita el circuito de interruptor 138 para la iniciación, se alimenta energía eléctrica (energía para la ignición) desde el dispositivo de almacenamiento de energía 127 para accionar el circuito electrónico al circuito de ignición 141 de manera que se encienda el cabezal de fusible 142. Cuando se enciende la cabeza de fusible 142, se encienden el explosivo primario 143 y la carga de base 144, encendiendo de esta manera el iniciador 14. Cuando se enciende el iniciador 14, se inicia el explosivo de carga primaria 201 con el detonador inalámbrico.

La Figura 28 ilustra un ejemplo de la integración física del circuito electrónico del lado de la detonación 120 y la antena de transmisión del lado de la detonación 18. La antena de transmisión del lado de la detonación 18 se forma imprimiendo una porción de antena del conductor en la escala de aproximadamente varios centímetros sobre un aislante. Es posible formar la antena de transmisión del lado de la detonación 18 en la placa de circuito electrónico que comprende el circuito electrónico del lado de la detonación 120. Como se muestra en el ejemplo de la Figura 28, la porción de antena 182 puede estar impresa en una parte de una placa de circuito electrónico plana (o en forma de lámina) 129 de un aislante. Por lo tanto, la unidad de control 139 puede estar constituida integrando el circuito electrónico del lado de la detonación 120 y la antena de transmisión del lado de la detonación 18 en la placa de circuito electrónico 129, reduciendo de esta manera su tamaño, así como mejorando la facilidad de montaje.

De acuerdo con el sistema de iniciación de detonación inalámbrico 1 descrito en la presente realización ilustrativa, la frecuencia de operación se establece para que sea mayor o igual que 100 kHz y menor o igual que 500 kHz. La antena de recepción del lado de la detonación 11 del detonador inalámbrico (antena especializada a la recepción) puede recibir de manera eficiente la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, así como las señales de control inalámbrico y las señales de iniciación. Por lo tanto, el número de veces de vueltas de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 (antena especializada a la transmisión) mostrada en la Figura 1 se puede determinar que sea una o varias veces. A medida que se suministra corriente eléctrica a la frecuencia de operación a la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60, la energía eléctrica se alimenta a la porción de controlador 12 (circuito electrónico del lado de la detonación 120) del detonador inalámbrico 10 y, en consecuencia, se almacena la energía para la ignición. La energía eléctrica suministrada a la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura 60 para alimentar y almacenar la energía eléctrica a la porción de control 12 puede ser una energía eléctrica relativamente baja de aproximadamente varias decenas de vatios a varios cientos de vatios. Además, el detonador inalámbrico puede controlarse por las señales de control superpuestas a la corriente eléctrica (por ejemplo, incluyendo una señal de solicitud de ID, una señal de inicio de preparación de circuito electrónico y una señal de ejecución de iniciación, etc.) y las señales de iniciación.

Puede proporcionarse la antena de recepción del lado del controlador de la voladura 65 (antena especializada para la recepción). Puede determinarse que la frecuencia de la señal respondida por el detonador inalámbrico 10 sea mayor o igual que 100 MHz y menor o igual que 1 GHz. En consecuencia, la antena de transmisión del lado de la detonación 18 (antena especializada para la transmisión) para el detonador inalámbrico puede reducirse en tamaño. La antena de transmisión del lado de la detonación 18 puede transmitir la señal de respuesta de manera más eficiente. La distancia de alcance de la señal de respuesta puede ser mayor, por ejemplo, aproximadamente 50 metros.

La antena de recepción del lado de la detonación 11 puede incluir la bobina tubular 119 para la dirección axial Z, una antena tubular para la dirección axial Z (antena de recepción para la dirección axial Z) fabricada de un cuerpo magnético tubular, la bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X, una antena en forma de lámina para la dirección axial X (antena de recepción para la dirección axial X) fabricada de un cuerpo magnético tubular, la bobina en forma de lámina 117Y para la dirección axial Y y una antena en forma de lámina para la dirección axial Y (antena de recepción para dirección axial Y) fabricada de un cuerpo magnético tubular. La bobina tubular 119 para la dirección axial Z puede recibir de manera eficiente la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control inalámbrico y las señales de iniciación del campo magnético en la dirección del eje Z. La bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X puede recibir de manera eficiente la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control inalámbrico y las señales de iniciación del campo magnético en la dirección del eje X. La bobina en forma de lámina 117Y para la dirección axial Y puede recibir de manera eficiente la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control inalámbrico y las señales de iniciación del campo magnético en la dirección del eje Y. De esta manera, es posible recibir de manera eficiente la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, así como las señales de control inalámbrico y las señales de ignición, sin importar dónde se perforan los orificios de voladura 40 en el frente de voladura 41 mostrada en la Figura 1. Como se muestra en la Figura 2, dado que el explosivo se inserta en la antena de recepción del lado de la detonación tubular 11, se puede cargar más explosivo en el orificio de voladura y se puede mejorar la eficiencia de la detonación.

La antena de transmisión del lado de la detonación se proporciona en una porción que sobresale hacia el exterior de la antena de recepción del lado de la detonación 11 y se coloca para que no entre en contacto con la antena de recepción del lado de la detonación. El detonador inalámbrico está formado integralmente con la antena de transmisión del lado de la detonación. Por lo tanto, el detonador inalámbrico se carga más fácilmente en el orificio explosivo que en un caso en el que la antena de transmisión del lado de la detonación se proporciona por separado del detonador y necesita conectarse a través de alambres conductores. Es posible evitar apropiadamente la desconexión de los alambres conductores, que sirven para conectar la antena de transmisión del lado de la detonación y el detonador inalámbrico.

Las Figuras 29 a 33 ilustran una antena de transmisión auxiliar 19 que sirve para complementar la transmisión desde la antena de transmisión del lado de la detonación 18. Como se muestra en la Figura 2, el detonador inalámbrico 10 puede cargarse en la mayor profundidad del orificio de voladura 40. Por lo tanto, la antena de transmisión del lado de la detonación 18 para transmitir las señales de respuesta del detonador inalámbrico 10 también está dispuesta en la mayor profundidad del orificio de voladura 40. En consecuencia, las señales de transmisión desde el lado de la detonación de la antena de transmisión 18 pueden interrumpirse por cualquier tipo de roca alrededor del orificio de voladura, de modo que las señales de transmisión pueden no transmitirse de manera eficiente hacia la antena de recepción del lado del controlador de la voladura 65. Por lo tanto, dado que se añade la antena de transmisión auxiliar 19 para completar la transmisión desde la antena de transmisión del lado de la detonación 18 al detonador de iniciación inalámbrico, las señales de transmisión pueden transmitirse de manera eficiente a la antena de recepción del lado del controlador de la voladura.

La Figura 29 ilustra un ejemplo de una apariencia del detonador inalámbrico 10B con la antena de transmisión auxiliar 19 que se añade al detonador inalámbrico mostrado en una sección transversal de la Figura 12. El detonador inalámbrico con el circuito electrónico del lado de la detonación 120, la antena de recepción del lado de la detonación 11, la antena de transmisión del lado de la detonación 18 y el iniciador 14 están alojados dentro de la carcasa de control 162 y la carcasa de protección 165 que es una carcasa tubular para formar el detonador inalámbrico 10B. Las formas de la carcasa de protección 165 y la carcasa de control 162 no se limitan a una forma cilíndrica, sino que pueden tener cualquier forma siempre que sean tubulares. El tamaño de la carcasa de control 162 se determina para proteger y alojar el circuito electrónico del lado de la detonación 120 con la antena de transmisión del lado de la detonación 18, y su diámetro ortogonal al eje de la antena J11 se determina para que se cargue en el orificio de voladura 40 como se muestra en la Figura 30. La longitud a lo largo del eje de antena J11 de la carcasa de control 162 se determina para alojar el circuito electrónico del lado de la detonación 120 sin pérdida de espacio. El tamaño de la carcasa de protección 165 se determina para proteger y alojar la antena de recepción del lado de la detonación 11 y el iniciador 14. Su diámetro ortogonal al eje de la antena J11 se determina para alojar la antena de recepción del lado de la detonación 11, y para alojar una parte del explosivo de carga primaria 201 con el detonador inalámbrico, y para cargarse en el orificio de voladura 40 como se muestra en la Figura 30.

La longitud a lo largo del eje de la antena J11 de la carcasa de protección 165 se determina para alojar la antena de recepción del lado de la detonación 11 y el iniciador 14 sin pérdida de espacio alguna, y para alojar al menos una parte del explosivo de carga primaria 201 con el detonador inalámbrico como se muestra en la Figura 30. El diámetro de la carcasa de control 162 (diámetro ortogonal al eje de la antena J11) y el diámetro de la carcasa de protección 165 (diámetro ortogonal al eje de la antena J11) pueden determinarse de manera que uno sea mayor que el otro o pueden ser iguales. La longitud de la carcasa de control 162 (longitud a lo largo del eje de la antena J11) y la longitud de la carcasa de protección 165 (longitud a lo largo del eje de la antena J11) pueden determinarse de manera que una sea más larga que la otra o pueden ser iguales. Además, la antena de transmisión auxiliar 19 con una longitud predeterminada (la longitud determinada de acuerdo con la longitud del orificio de voladura 40 mostrada en la Figura 30) se acopla al detonador inalámbrico 10B sin estar en contacto con la antena de transmisión del lado de la detonación 18 (desconectándose de la antena de transmisión del lado de la detonación 18). La longitud predeterminada de la antena de transmisión auxiliar 19 está determinada por una porción de guía 191 formada por el conductor tal como metal o carbono y una porción delantera 192 formada por un conductor tal como metal o carbono, mientras que la porción de guía 191 y la porción delantera 192 se unen en una porción conjunta 193. Se determina que la "longitud predeterminada" es más larga que tal longitud que permite que un lado del otro extremo de la antena de transmisión auxiliar 19 (el lado opuesto al lado donde está acoplada la carcasa de protección o la carcasa de control) alcance a la abertura 45 del orificio de la voladura 40.

Como se muestra en la Figura 29, la porción de guía 191 constituye un extremo de la antena de transmisión auxiliar 19. La porción de guía 191 no está en contacto con la antena de transmisión del lado de la detonación 18, y está acoplada a al menos uno del lado exterior o interior de la carcasa de protección 165 o la carcasa de control 162. Aunque la porción de guía 191 (antena de transmisión auxiliar 19) y la antena de transmisión del lado de la detonación 18 no están en contacto entre sí, la distancia de la porción más corta desde la porción de guía 191 hasta la antena de transmisión del lado de la detonación 18 debe ser preferentemente tan corta como sea posible. Como se muestra en la Figura 29, la porción de guía 191 puede estar, por ejemplo, adherida al lado exterior de la carcasa de protección 165. La porción de guía 191 puede extenderse desde un extremo hasta el otro extremo de la carcasa de protección 165 para ser paralela al eje de la antena J11. En este caso, cuando la porción de guía 191 está formada por una hoja de cobre o una hoja de aluminio con un espesor predeterminado, se puede adherir fácilmente a la carcasa 165 con cinta adhesiva. La parte de guía 191 recibe las señales de transmisión transmitidas de forma inalámbrica desde la antena de transmisión del lado de la detonación 18 sin hacer contacto con la antena de transmisión del lado de la detonación 18, y puede transmitir las señales de transmisión recibidas hacia la porción delantera 192. La porción delantera 191 tiene una longitud correspondiente a la longitud desde un extremo de la carcasa de protección 165 hasta el otro extremo. Sin embargo, la longitud axial paralela al eje de la antena J11 de la porción de guía 191 no se limita específicamente a esta configuración. Se determina que la anchura circunferencial alrededor del eje de la antena J11 de la porción de guía 191 es menor o igual que aproximadamente 10 milímetros para no cubrir la antena de recepción del lado de la detonación 11.

Como se muestra en la Figura 29, la porción delantera 192 no está en contacto con la antena de transmisión del lado de la detonación 18 y se extiende desde el otro extremo de la antena de transmisión auxiliar 19 para extenderse lejos de la carcasa de protección 165 y la carcasa de control 162. La porción delantera 192 que tiene el alambre conductor revestido con un aislante se une a la porción de guía 191 soldándose a la porción de guía 191 en la porción de unión 193 y se extiende desde la carcasa de protección 165 y la carcasa de control 162. La porción delantera 192 transmite la señal de transmisión transmitida desde la porción delantera 191 desde una porción suspensión 194 colgada de la abertura 45 del orificio de voladura 40 en la Figura 30 hacia la antena de recepción del lado del controlador de la voladura 65. En este caso, la porción de suspensión 194 sirve como antena de transmisión real. La longitud de suspensión L19 de la porción de suspensión 194 de la Figura 30 puede ser preferentemente mayor o igual que 1/4 de la longitud de onda de la señal de transmisión. Por ejemplo, dado que la longitud de onda A=300.000 (km/s) / 315 (MHz) = aproximadamente 1 metro cuando la frecuencia de respuesta es de 315 MHz, en este caso, la longitud de suspensión L19 puede determinarse preferentemente mayor o igual que aproximadamente 25 centímetros.

La Figura 30 ilustra un estado donde la unidad explosiva que usa el detonador inalámbrico se carga en el orificio explosivo 40, cuando el detonador inalámbrico 10B mostrado en la Figura 29 se usa en lugar del detonador inalámbrico de la Figura 2. La antena de transmisión auxiliar 19 se extrae de la abertura 45 del orificio de voladura 40 e incluye la porción de suspensión 194. La longitud de suspensión L19 es preferentemente mayor o igual que 1/4 de la longitud de onda de las señales de transmisión. El cable 71 puede omitirse si se usa la antena de transmisión auxiliar 19, en lugar del cable 71 en la Figura 2, para montar el dispositivo de visualización 72. En la etapa (b) antes mencionada de cargar explosivos, como se muestra en la Figura 30, los explosivos para las cargas primarias 201 con el detonador inalámbrico que es el detonador inalámbrico 10B y los explosivos para las cargas secundarias 202 sin detonador inalámbrico que es el detonador inalámbrico 10B (es decir, la unidad explosiva), se cargan en los orificios de voladura 40. El otro extremo (el lado de la porción delantera 192) de la antena de transmisión auxiliar 19 se carga en el orificio de voladura 40 para quedar suspendido de la abertura 45 del orificio de voladura 40.

La porción de guía 191 de la antena de transmisión auxiliar 19 puede proporcionarse en la posición mostrada en la Figura 29 o en las posiciones mostradas en las Figuras 31 a 33. La porción de guía 191 de la Figura 31 está acoplada (adherida) de un extremo al otro extremo de la carcasa de protección 165, así como de un extremo al otro extremo de la carcasa de control 162, de manera que sea sustancialmente paralela al eje de la antena J11. La longitud axial en paralelo con el eje de antena J11 de la porción de guía 191 no está limitada a estas configuraciones. Se determina que la anchura circunferencial alrededor del eje de la antena J11 de la porción de guía 191 es menor o igual que aproximadamente 10 milímetros para no cubrir la antena de recepción del lado de la detonación 11.

La porción de guía 191 en la Figura 32 está acoplada (adherida) de un extremo al otro extremo de la carcasa de control 162 para ser sustancialmente paralela al eje de la antena J11. La longitud axial en paralelo con el eje de antena 111 de la porción de guía 191 no está limitada específicamente a esta configuración. La anchura circunferencial alrededor del eje de antena J11 de la porción de guía 191 no está limitada específicamente.

La porción de guía 191 en la Figura 33 se enrolla alrededor de la carcasa de control 162 y se acopla a la carcasa de control 162 para rodear circunferencialmente el eje de la antena 111. La longitud circunferencial alrededor del eje de antena J11 de la porción de guía 191 no está limitada específicamente. La anchura axial en paralelo con el eje de la antena J11 de la porción de guía 191 no está específicamente limitada.

La porción de guía 191 se puede acoplar al menos a un lado exterior o interior de la carcasa de protección 165 y la carcasa de control 162. Por ejemplo, en la Figura 29, la porción de guía 191 está acoplada al lado exterior de una parte de la carcasa de protección 165. Como alternativa, la porción de guía 191 puede estar acoplada al lado interior de la carcasa de protección 165 o una parte de la porción de guía 191 puede estar acoplada al lado interior de la carcasa de protección mientras que el resto de la parte puede estar acoplada al lado exterior de la carcasa de protección. La porción de guía 191 y la porción delantera 192 pueden estar formadas por un alambre conductor continuo. En este caso, se puede omitir la porción de unión 193. Dado que la antena de transmisión auxiliar 19 no está en contacto con la antena de transmisión del lado de la detonación 18, incluso cuando la antena de transmisión auxiliar 19 almacena electricidad estática, corriente de fuga (de los alambres de alta tensión circundantes) o corriente parásita (que fluye en el suelo por algunas razones) presentes en los orificios de voladura 40, se puede evitar que se transmitan al circuito electrónico del lado de la detonación 120 a través de la antena de transmisión del lado de la detonación 18. Como se describió anteriormente, son posibles diversos ejemplos como ejemplo de la porción de guía 191. Sin embargo, como una realización ilustrativa preferida de la porción de guía 191, es posible formar la porción de guía 191 adhiriendo un alambre conductor (alambre de cobre) que tiene el diámetro de aproximadamente 0,4 milímetros en la superficie de la carcasa de protección 165 con un adhesivo.

Los detonadores inalámbricos 10, 10A, 10B y 10Z, el sistema de detonación inalámbrico 1 y el método de detonación inalámbrico de acuerdo con la presente invención no están limitados a la apariencia, estructura, configuración, forma y método descritos en la presente realización.

El eje del alambre conductor enrollado de la bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X (el eje ortogonal al eje del cuerpo magnético tubular) es ortogonal al eje del alambre conductor enrollado para la bobina tubular 119 para la dirección axial Z (el eje del cuerpo magnético tubular). El eje del alambre conductor enrollado de la bobina en forma de lámina 117Y para la dirección axial Y (el eje ortogonal al eje del cuerpo magnético tubular) es ortogonal al eje del alambre conductor enrollado de la bobina tubular 119 para la dirección axial Z (el eje del cuerpo magnético tubular) y es ortogonal al eje del alambre conductor enrollado para la bobina en forma de lámina 117X para el eje X.

De acuerdo con la descripción de la presente realización ilustrativa, se ha descrito un ejemplo en el que se usa el cuerpo magnético tubular en forma de lámina 115 como cuerpo magnético para la antena de recepción del lado de la detonación 11, mientras que se usa la bobina tubular 119 para la dirección axial Z, la bobina en forma de lámina 117X para la dirección axial X y la bobina en forma de lámina 117Y para la dirección axial Y como las bobinas para la antena de recepción del lado de la detonación 11. Sin embargo, la forma del cuerpo magnético para la antena de recepción del lado de la detonación 11 puede ser de cualquier forma y la forma de la antena de recepción del lado de la detonación 11 también puede ser de cualquier forma. Específicamente, con respecto a la antena de recepción 11Z para el eje Z, siempre que el alambre conductor esté enrollado alrededor del eje Z y un primer cuerpo magnético, la forma del primer cuerpo magnético y la forma de la bobina fabricada del alambre conductor enrollado puede tener cualquier forma. De manera similar, en cuanto a la antena de recepción 11X para la dirección axial X, siempre que el alambre conductor esté enrollado alrededor del eje X y un segundo cuerpo magnético, la forma del segundo cuerpo magnético y la forma de la bobina fabricada del alambre conductor enrollado pueden tener cualquier forma. De manera similar, en cuanto a la antena de recepción 11Y para la dirección axial Y, siempre que el alambre conductor esté enrollado alrededor del eje Y y un tercer cuerpo magnético, la forma del tercer cuerpo magnético y la forma de la bobina fabricada del alambre conductor enrollado puede tener cualquier forma.

La forma de la antena de transmisión del lado de la detonación 18 no está limitada a la forma de la porción de antena 182 mostrada en el ejemplo de las Figuras 20 y 28, sino que también puede tener diversas otras formas.

Los detonadores inalámbricos 10, 10A, 10B y 10Z, el sistema de detonación inalámbrico 1 y el método de detonación inalámbrico como se describe en la presente realización ilustrativa, no están limitadas a aplicarse en un sitio de excavación de túnel, y pueden aplicarse a operaciones explosivas usadas en diversos otros sitios de voladura.

Los valores numéricos usados en la descripción de las presentes realizaciones ilustrativas son simplemente un ejemplo y no están limitados a estos valores numéricos.

La antena de recepción del lado de la detonación 11 descrita en las presentes realizaciones puede recibir energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control inalámbrico y las señales de iniciación de manera más "eficiente" en comparación con la antena convencional en la que únicamente la antena tubular para la dirección axial Z (antena de recepción para la dirección axial Z) está dispuesta en el orificio de voladura a lo largo de la dirección del eje Z. Cuando se usa la antena convencional en el borde de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura en las posiciones de carga P1a, P1c, P3a y P3c ilustradas en un ejemplo de, por ejemplo, la Figura 4, ha ocurrido ocasionalmente el caso en el que la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control inalámbrico y las señales de iniciación no pueden recibirse suficientemente. Además, "de manera eficiente" implica que cuando se usa la antena de recepción del lado de la detonación de acuerdo con la presente realización, el caso donde la energía para excitar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control y las señales de iniciación no pueden recibirse suficientemente, nunca ha ocurrido después de una serie de experimentos llevados a cabo por el inventor o inventores. En otras palabras, la expresión en la que la antena de recepción del lado de la detonación 11 como se describe en la presente invención "puede recibir de manera eficiente" implica que "puede recibir de manera más fiable" la energía para accionar el circuito electrónico del lado de la detonación, las señales de control y las señales de iniciación en comparación con la antena convencional antes mencionada.

Las diversas realizaciones ilustrativas descritas anteriormente en detalle con referencia a los dibujos adjuntos pretenden ser representativas de la presente invención y, por lo tanto, no son realizaciones limitativas. La descripción detallada pretende enseñar a un experto en la materia a hacer, usar y/o practicar diversos aspectos de las presentes enseñanzas. Además, cada una de las características y enseñanzas adicionales descritas anteriormente puede aplicarse y/o usarse por separado o con otras características y enseñanzas en cualquier combinación de las mismas, para proporcionar un detonador inalámbrico, un sistema de detonación inalámbrico y el método de detonación inalámbrico mejorados.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un detonador inalámbrico (10) que comprende:

una antena de recepción del lado de la detonación (11) configurada para recibir de forma inalámbrica energía para accionar, una señal de control y una señal de iniciación;

una antena de transmisión del lado de la detonación (18) configurada para transmitir de forma inalámbrica una señal de respuesta a la señal de control;

un iniciador (14); y

un circuito electrónico del lado de la detonación (120) configurado para recibir la energía para accionar, la señal de control y la señal de iniciación a través de la antena de recepción del lado de la detonación (11), el circuito electrónico del lado de la detonación (120) configurado para transmitir la señal de respuesta en respuesta a la señal de control a través de la antena de transmisión del lado de la detonación (18), y el circuito electrónico del lado de la detonación (120) configurado además para encender el iniciador (14) basándose en la señal de iniciación;

caracterizado por que:

una frecuencia de respuesta de la señal de respuesta transmitida desde la antena de transmisión del lado de la detonación (18) se establece para que sea mayor o igual que 100 MHz y menor o igual que 1 GHz,

el detonador inalámbrico (10) está alojado en una carcasa tubular y comprende una antena de transmisión auxiliar (19) que está fabricada de un material conductor con una longitud predeterminada para complementar una transmisión desde la antena de transmisión del lado de la detonación (18),

la antena de transmisión auxiliar (19) incluye una porción delantera (192) y una porción de guía (191), la porción de guía (191) se forma como un extremo de la antena de transmisión auxiliar (19) y se acopla al menos a un lado exterior o a un lado interior de una parte de la carcasa tubular,

la parte delantera (192) se forma como otro extremo de la antena de transmisión auxiliar (19) y se extiende alejándose de la caja tubular, y

la antena de transmisión auxiliar (19) no está en contacto con la antena de transmisión del lado de la detonación (18).

2. El detonador inalámbrico (10) de la reivindicación 1, en donde la antena de transmisión del lado de la detonación (18) está dispuesta en una ubicación en el exterior de la antena de recepción del lado de la detonación (11) del detonador inalámbrico (10), y está colocada para estar separada y no estar en contacto con la antena de recepción del lado de la detonación (11).

3. El detonador inalámbrico (10) de la reivindicación 1 o 2, en donde se determina una dirección predeterminada como un eje Z, se determina un eje ortogonal al eje Z como un eje X y se determina un eje ortogonal tanto al eje Z como al eje X como un eje Y, y en donde la antena de recepción del lado de la detonación (11) comprende

una primera antena de recepción (119) para una dirección axial Z configurada con un primer alambre conductor enrollado alrededor del eje Z y un primer cuerpo magnético,

una segunda antena de recepción (117X) para una dirección axial X con un segundo alambre conductor enrollado alrededor del eje X y un segundo cuerpo magnético, y

una tercera antena de recepción (117^y) para una dirección axial Y con un tercer alambre conductor enrollado alrededor del eje Y y un tercer cuerpo magnético.

4. Un sistema de detonación inalámbrico (1) que comprende:

el detonador inalámbrico (10) de la reivindicación 1;

un explosivo (201, 202) al que se acopla el detonador inalámbrico (10), en donde el explosivo (201,202) se carga en un orificio de voladura (40) perforado en una ubicación que se va a volar; una antena de transmisión del lado del controlador de la voladura (60) estirada sobre un frente de voladura (41) o alrededor de una periferia exterior del frente de voladura (41);

una antena de recepción del lado del controlador de la voladura (65) que es una antena diferente de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura (60), y está dispuesta a una distancia de 0 m a 100 m del orificio de voladura (40); y

un controlador de voladura (50) dispuesto en una ubicación remota lejos del orificio de voladura (40), y en donde el controlador de voladura (50) está configurado para transmitir de forma inalámbrica la energía para accionar, la señal de control y la señal de iniciación al detonador inalámbrico (10) y recibir de forma inalámbrica la señal de respuesta del detonador inalámbrico (10).

5. El sistema de detonación inalámbrico (1) de la reivindicación 4, en donde el explosivo (201, 202) se carga en el orificio de voladura (40) de manera que el otro extremo de la antena de transmisión auxiliar (19) queda suspendido de una abertura del orificio de voladura (40).

6. Un método de detonación inalámbrico que utiliza el detonador inalámbrico (10) de la reivindicación 1, comprendiendo el método de detonación inalámbrico:

(a) una etapa de perforar un orificio de voladura (40);

(b) una etapa de cargar explosivos (201, 202);

(c) una etapa de instalar una antena de transmisión del lado del controlador de la voladura (60);

(d) una etapa de instalar una antena de recepción del lado del controlador de la voladura (65);

(e) una etapa de transmitir una señal de inicio de preparación de circuito electrónico;

(f) una etapa de transmitir una señal de respuesta indicativa de la finalización de la preparación de circuito electrónico;

(g) una etapa de transmitir una señal de iniciación; y

(h) una etapa de voladura, en donde:

en la etapa (a) de perforar el orificio de voladura (40), el orificio de voladura (40) se perfora en una ubicación que se va a volar,

en la etapa (b) de cargar los explosivos (201, 202), se cargan en el orificio de voladura (40) un explosivo de carga primaria (201) con el detonador inalámbrico (10) y un explosivo de carga secundaria (202) sin un detonador inalámbrico (10),

en la etapa (c), de instalar la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura (60), la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura (60) se extiende en forma de bucle en una posición alejada de una ubicación que se va a volar a una primera distancia predeterminada,

en la etapa (d), de instalar la antena de recepción del lado del controlador de la voladura (65), la antena de recepción del lado del controlador de la voladura (65) se instala en una posición alejada de la ubicación que se va a volar a una segunda distancia predeterminada,

en la etapa (e) de transmitir la señal de inicio de preparación de circuito electrónico, el controlador de voladura (50) transmite la señal de inicio de preparación de circuito electrónico con una frecuencia de operación mayor o igual que 100 kHz, y menor o igual que 500 kHz, a través de la antena de transmisión del lado del controlador de la voladura (60) al detonador inalámbrico (10), en donde la señal de inicio de preparación de circuito electrónico comprende la señal de control, que inicia una preparación de circuito electrónico, y la energía para accionar,

en la etapa (f) de transmitir la señal de respuesta indicativa de la finalización de la preparación de circuito electrónico, el detonador inalámbrico (10) recibe la señal de inicio de la preparación de circuito electrónico a través de la antena de recepción del lado de la detonación (11), el detonador inalámbrico (10) inicia la preparación de circuito electrónico, que comprende cargar la energía para accionar y el accionamiento del circuito electrónico del lado de la detonación (120), y cuando se ha completado la preparación de circuito electrónico, se transmite una señal de preparación de circuito electrónico completa, que es la señal de respuesta indicativa de la finalización de la preparación de circuito electrónico, desde el detonador inalámbrico (10) al controlador de voladura (50) a través de la antena de transmisión del lado de la detonación (18) con la frecuencia de respuesta,

en la etapa (g) de transmitir la señal de iniciación, el controlador de voladura (50) transmite la señal de iniciación con la frecuencia de operación a través de la antena de transmisión del lado del controlador de voladura (60) al detonador inalámbrico (10) después de que el controlador de voladura (50) haya recibido la señal de preparación de circuito electrónico completa a través de la antena de recepción del lado del controlador de voladura (65), y

en la etapa de voladura (h), el detonador inalámbrico (10) recibe la señal de iniciación a través de la antena de recepción del lado de la detonación (11) y el detonador inalámbrico (10) enciende e inicia el iniciador (14) desde el circuito electrónico del lado de la detonación (120) usando la energía cargada para el accionamiento.

7. El método de detonación inalámbrico de la reivindicación 6, en donde: en la etapa (b) de cargar explosivos (201, 202), los explosivos (201, 202) se cargan en el orificio de voladura (40) de modo que el otro extremo de la antena de transmisión auxiliar (19) queda suspendido de una abertura del orificio de voladura (40).